CN104895790B - 一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机及多温区热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机及多温区热泵系统，所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机包括电机系统、压缩系统及排气端座；所述压缩系统包括阳转子、阴转子及机体，所述电机系统包括电机壳体、变频电机及设于电机壳体外侧的接线盒，排气端座开设有与机体内部相连通的排气阀接口。本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统包括高温级冷凝器、低温级冷凝器、第一节流阀、第二节流阀、蒸发器、以及具有中间抽气功能的双螺杆压缩机。本发明能够通过单台压缩机提供不同温度的热源。

Description

一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机及多温区热泵系统

技术领域

本发明属于热泵空调技术领域，涉及一种压缩机及多温区热泵系统，具体涉及一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机及多温区热泵系统。

背景技术

从20世纪30年代开始发展至今，双螺杆压缩机以其高压比、大流量、稳定可靠等独特的优势，在化工和、动力、机械、建筑、制冷和热泵等诸多应用场合都取得了广泛的应用。双螺杆压缩机对气量的变化不是特别敏感，可以在机体内设置补气孔口，在有些系统中采用带经济器的螺杆压缩机，从冷凝器出来的液体分成两股，少部分先节流后变成低温液体进入经济器，与另外一股直接进入经济器的液体进行换热，吸热后变成过热气体，直接进入压缩机的中间补气孔口进行压缩，不仅可以增大单位质量制冷量，还可以减少单位质量压缩耗功，提高系统的效率。

在食品加工、医药、冻干、印染行业等诸多领域都需要提供不同的温度来完成相应的加热工艺，传统工艺一般采用小型锅炉、电加热或者多个热泵机组来提供热源。其中，小型锅炉只能提供一定温度的蒸汽，这样的大温差换热会造成系统的不可逆损失较大，不仅能源利用效率低下，还会对环境造成严重污染；电加热方式虽然简便环保，但是效率很低，系统长期运行成本高；多个热泵机组系统在一定程度上解决了上述问题，利用多台压缩机来提供不同的排气温度，不仅不会带来环境污染，系统效率也得以提高，大大降低了使用成本。但采用多个热泵机组也会带来一些其他问题，譬如初始投资成本较高，系统的调节和负荷匹配比较复杂，系统的可靠性也大大降低。而在这些工业领域，食品解冻、细胞干燥还有某些印染工艺过程中，都会对多种温度有需求，且需求量较小。在这些工艺过程中，不同的温度需求对应不同的冷凝温度和冷凝压力，可以通过提供不同的排气压力的制冷剂来提供不同温度的热源。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机及多温区热泵系统，该压缩机及多温区热泵系统能够通过单台压缩机提供不同温度的热源。

为达到上述目的，本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机包括电机系统、压缩系统及排气端座；

包括电机系统、压缩系统及排气端座；

所述压缩系统包括阳转子、阴转子及机体，阳转子及阴转子均设于所述机体内，阳转子的侧面与阴转子的侧面相啮合，机体的侧面开设有抽气孔口，抽气孔口处设有抽气控制阀，抽气孔口开设于机体上沿螺旋线方向上的中间压缩段；

排气端座开设有与机体内部相连通的排气阀接口，排气端座的内侧开设有第一凹槽及第二凹槽；

机体的左端面上开设有第一通孔及第二通孔，机体的右端面上开设有第三通孔及第四通孔，排气端座固定于机体的左端面上，电机系统固定于机体的右端面上，阳转子的右端插入于第一通孔内，阳转子的左端穿过所述第三通孔插入于第一凹槽内，阴转子的右端插入于第二通孔内，阴转子的左端穿过第四通孔插入于第二凹槽内，电机系统的输出轴与阳转子的右端相连接。

所述电机系统包括电机壳体、变频电机及设于电机壳体外侧的接线盒，变频电机的固定于电机壳体内，电机壳体上开设有与机体内部相连通的吸气阀接口；变频电机的输出轴穿过电机壳体与阳转子的右端相连接，电机壳体固定于机体的右端面上。

所述阳转子通过阳转子吸气端圆柱轴承固定于第一通孔内，所述阳转子吸气端圆柱轴承通过唇封封闭于第一通孔内；

所述阳转子与第三通孔之间设有阳转子排气端圆柱轴承，阳转子与第一凹槽之间设有阳转子排气端球轴承。

所述阴转子的右端通过阴转子吸气端圆柱轴承固定于第二通孔内，所述阴转子吸气端圆柱轴承通过阴转子吸气端轴承挡盖封闭于第二通孔内；

所述阴转子与第四通孔之间设有阴转子排气端圆柱轴承，阴转子与第二凹槽之间设有阴转子排气端球轴承。

所述第一凹槽内设有用于对阳转子排气端球轴承起限位作用的阳转子排气端轴承挡圈。

所述第二凹槽内设有用于对阴转子排气端球轴承起限位作用的阴转子排气端轴承挡圈。

本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统包括高温级冷凝器、低温级冷凝器、第一节流阀、第二节流阀、蒸发器、以及具有中间抽气功能的双螺杆压缩机；

所述具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的抽气控制阀与低温冷凝器的入口相连通，具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的排气阀接口与高温级冷凝器的入口相连通，高温级冷凝器的液体出口与第一节流阀的入口相连通，低温级冷凝器的液体出口与第二节流阀的入口相连通，第一节流阀的出口与第二节流阀的出口通过管道并管后与蒸发器的入口相连通，蒸发器的出口与具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的吸气阀接口相连通。

所述第一节流阀及第二节流阀均为电磁阀。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机由机体及电机壳体，机体的侧面设有抽气孔口，抽气孔口处设有抽气控制阀，通过所述抽气控制阀来控制排出的中压气体的量，当需要提供较低温度热源时，则抽气控制阀根据所需提供低温热量的大小调节控制阀的开度，控制中压气体的量，从而实现通过单台压缩机提供不同温度的热源，实现高低温热源热负荷的匹配。

另外，本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统在工作时，通过抽气控制阀来控制中压气体的量，中压气体进入到低温级冷凝器实现热交换，排气阀接口排出的高压气体进入到高温级冷凝器实现热交换，本发明中的电机采用变频电机，在实际应用中，结合控制控制阀，可以实现制热量与负荷的匹配，很好地适应小热量、多温区热泵的应用需求，相比多级压缩热泵机组而言，不仅减少了初始投资成本，还能提高系统的可靠性，有效提高系统效率，达到既经济又节能的目的。

附图说明

图1为本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的结构示意图；

图2为本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的截面图；

图3为本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统的原理图。

其中，101为排气端座、102为电机壳体、103为排气阀接口、104为吸气阀接口、105为抽气控制阀、106为机体、107为接线盒、201为变频电机、202为阳转子排气端轴承挡圈、203为阴转子排气端轴承挡圈、204为阳转子排气端球轴承、205为阴转子排气端球轴承、206为阴转子排气端圆柱轴承、207为阳转子排气端圆柱轴承、208为抽气孔口、211为阴转子、212为阳转子、213为阴转子吸气端圆柱轴承、214为阴转子吸气端轴承挡盖、215为阳转子吸气端圆柱轴承、216为唇封、12为蒸发器、13为高温级冷凝器、14为低温级冷凝器、15为第一节流阀、16为第二节流阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1及图2，本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机包括电机系统、压缩系统及排气端座101；所述压缩系统包括阳转子212、阴转子211及机体106，阳转子212及阴转子211均设有所述机体106内，阳转子212的侧面与阴转子211的侧面相啮合，机体106的侧面开设有抽气孔口208，抽气孔口208处设有抽气控制阀105，抽气孔口208开设于机体106上沿螺旋线方向上的中间压缩段；所述电机系统包括电机壳体102、变频电机201及设于电机壳体102外侧的接线盒107，变频电机201的固定于电机壳体102内，电机壳体102上开设有与机体106内部相连通的吸气阀接口104；排气端座101开设有与机体106内部相连通的排气阀接口103，排气端座101的内侧开设有第一凹槽及第二凹槽；机体106的左端面上开设有第一通孔及第二通孔，机体106的右端面上开设有第三通孔及第四通孔，排气端面固定于机体106的左端面上，电机壳体102固定于机体106的右端面上，阳转子212的右端插入于第一通孔内，阳转子212的左端穿过所述第三通孔插入于第一凹槽内，阴转子211的右端插入于第二通孔内，阴转子211的左端穿过第四通孔插入于第二凹槽内，变频电机201的输出轴穿过电机壳体102与阳转子212的右端相连接。

需要说明的是，所述阳转子212通过阳转子吸气端圆柱轴承215固定于第一通孔内，所述阳转子吸气端圆柱轴承215通过唇封216封闭于第一通孔内；阳转子212与第三通孔之间设有阳转子排气端圆柱轴承207，阳转子212与第一凹槽之间设有阳转子排气端球轴承204；阴转子211的右端通过阴转子吸气端圆柱轴承213固定于第二通孔内，所述阴转子吸气端圆柱轴承213通过阴转子吸气端轴承挡盖214封闭于第二通孔内；阴转子211与第四通孔之间设有阴转子排气端圆柱轴承206，阴转子211与第二凹槽之间设有阴转子排气端球轴承205；第一凹槽内设有用于对阳转子排气端球轴承204起限位作用的阳转子排气端轴承挡圈202；第二凹槽内设有用于对阴转子排气端球轴承205起限位作用的阴转子排气端轴承挡圈203。

参考图3，本发明所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统包括高温级冷凝器13、低温级冷凝器14、第一节流阀15、第二节流阀16、蒸发器12、以及具有中间抽气功能的双螺杆压缩机；所述具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的抽气控制阀105与低温冷凝器的入口相连通，具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的排气阀接口103与高温级冷凝器13的入口相连通，高温级冷凝器13的液体出口与第一节流阀15的入口相连通，低温级冷凝器14的液体出口与第二节流阀16的入口相连通，第一节流阀15的出口与第二节流阀16的出口通过管道并管后与蒸发器12的入口相连通，蒸发器12的出口与具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的吸气阀接口104相连通。第一节流阀15及第二节流阀16均为电磁阀。

本发明的具体工作过程为：

从蒸发器12排出的过热气体经进入口进入到机体106内，变频电机201的输出轴带动阳转子212转动，阳转子212带动阴转子211转动，从而实现对气体的压缩，气体先压缩成中压气体，其中一部分中压气体经抽气孔口208排出，另一部分中压气体进一步压缩成高压气体，并从排气阀接口103排出，中压气体经抽气控制阀105进入到低温级冷凝器14冷凝成液体，再由第二节流阀16节流，高压气体进入高温级冷凝器13冷凝成液体，再由第一节流阀15节流，节流后的两股液体混合均匀，最后进入蒸发器12蒸发成过热气体，然后在进入到具有中间抽气功能的双螺杆压缩机中，当工况变化时，变频电机201通过改变转速来改变具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的输气量，通过调节抽气控制阀105的开度来改变抽气量，调节低温级冷凝器14和高温级冷凝器13的制冷剂流量，以适应不同工况的负荷。

抽气孔口208的位置是根据所需中间温度来确定的，抽气孔口208的形状可以是任意的，视机体106内部结构、抽气控制阀105接口形状和加工难易程度而定。

抽气控制阀105通过低温级冷凝器14出口过冷度来改变抽气控制阀105的闭合和开度，调节抽气量。不需要低温热源时，抽气控制阀105处于关闭状态，此时低温级冷凝器14不参与换热，系统为普通的热泵循环。当系统对中间温度有需求时，抽气控制阀105处于开启状态，随着系统中间温度的需求量变大，低温级冷凝器14的制冷剂出口过冷度减小，抽气控制阀105开度增大，中间抽气量变大，以适应中间温度热量需求的增长。

由以上实施案例可以看出，采用本发明所述技术原理的带有抽气功能的双螺杆压缩机，能由单台压缩机提供两种或两种以上不同的排气温度，用于热泵系统中，可以提供多种冷凝温度，以满足对不同温区的需求。不仅经济环保，节约成本，同时也大大提高系统的可靠性和能源的利用效率，是一种经济环保节能的有效方案。

以上所述仅是本发明的优选实施案例，但并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机，其特征在于，包括电机系统、压缩系统及排气端座(101)；所述压缩系统包括阳转子(212)、阴转子(211)及机体(106)，阳转子(212)及阴转子(211)均设于所述机体(106)内，阳转子(212)的侧面与阴转子(211)的侧面相啮合，机体(106)的侧面开设有抽气孔口(208)，抽气孔口(208)处设有抽气控制阀(105)，抽气孔口(208)用于抽取具有第一压力的气体以在第一温度下进行低温冷凝，抽气孔口(208)开设于机体(106)上沿螺旋线方向上的中间压缩段；排气端座(101)开设有与机体(106)内部相连通的排气阀接口(103)，排气阀接口(103)用于排出具有第二压力的气体以在第二温度下进行高温冷凝，第一温度低于第二温度，第一压力低于第二压力，排气端座(101)的内侧开设有第一凹槽及第二凹槽；机体(106)的右端面上开设有第一通孔及第二通孔，机体(106)的左端面上开设有第三通孔及第四通孔，排气端座(101)固定于机体(106)的左端面上，电机系统固定于机体(106)的右端面上，阳转子(212)的右端插入于第一通孔内，阳转子(212)的左端穿过所述第三通孔插入于第一凹槽内，阴转子(211)的右端插入于第二通孔内，阴转子(211)的左端穿过第四通孔插入于第二凹槽内，电机系统的输出轴与阳转子(212)的右端相连接；

所述电机系统包括电机壳体(102)、变频电机(201)及设于电机壳体(102)外侧的接线盒(107)，变频电机(201)固定于电机壳体(102)内，电机壳体(102)上开设有与机体(106)内部相连通的吸气阀接口(104)；变频电机(201)的输出轴穿过电机壳体(102)与阳转子(212)的右端相连接，电机壳体(102)固定于机体(106)的右端面上，所述阳转子(212)通过阳转子吸气端圆柱轴承(215)固定于第一通孔内，所述阳转子吸气端圆柱轴承(215)通过唇封(216)封闭于第一通孔内；所述阳转子(212)与第三通孔之间设有阳转子排气端圆柱轴承(207)，阳转子(212)与第一凹槽之间设有阳转子排气端球轴承(204)。

2.根据权利要求1所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机，其特征在于，所述阴转子(211)的右端通过阴转子吸气端圆柱轴承(213)固定于第二通孔内，所述阴转子吸气端圆柱轴承(213)通过阴转子吸气端轴承挡盖(214)封闭于第二通孔内；

所述阴转子(211)与第四通孔之间设有阴转子排气端圆柱轴承，阴转子(211)与第二凹槽之间设有阴转子排气端球轴承(205)。

3.根据权利要求2所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机，其特征在于，所述第一凹槽内设有用于对阳转子排气端球轴承(204)起限位作用的阳转子排气端轴承挡圈(202)。

4.根据权利要求3所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机，其特征在于，所述第二凹槽内设有用于对阴转子排气端球轴承(205)起限位作用的阴转子排气端轴承挡圈(203)。

5.一种具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统，其特征在于，包括高温级冷凝器(13)、低温级冷凝器(14)、第一节流阀(15)、第二节流阀(16)、蒸发器(12)、以及权利要求2所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机；所述具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的抽气控制阀(105)与低温级冷凝器的入口相连通，具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的排气阀接口(103)与高温级冷凝器(13)的入口相连通，高温级冷凝器(13)的液体出口与第一节流阀(15)的入口相连通，低温级冷凝器(14)的液体出口与第二节流阀(16)的入口相连通，第一节流阀(15)的出口与第二节流阀(16)的出口通过管道并管后与蒸发器(12)的入口相连通，蒸发器(12)的出口与具有中间抽气功能的双螺杆压缩机上的吸气阀接口(104)相连通。

6.根据权利要求5所述的具有中间抽气功能的双螺杆压缩机的多温区热泵系统，其特征在于，所述第一节流阀(15)及第二节流阀(16)均为电磁阀。