CN105508243B - 一种单螺杆压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单螺杆压缩机，其包括压缩机壳体、螺杆转子和滑阀，所述滑阀滑动地设置在所述压缩机壳体上的滑阀腔中，所述压缩机壳体上设有排气腔，所述排气腔包括设置在压缩机壳体上的内腔凹槽和设置在滑阀腔中的排气口，所述内腔凹槽与所述滑阀腔相通，其中，所述内腔凹槽的第一侧壁的至少靠近所述滑阀腔的那一部分相对于所述螺杆转子的轴线倾斜，并且倾斜的方向与所述螺杆转子的螺旋方向一致，其中，所述第一侧壁为靠近吸气侧的侧壁。本发明的单螺杆压缩机能够实现在任何负荷下都能降低排气损失，特别是通过内腔凹槽排气时的排气损失，同时减小因排气损失引起的排气噪音。

Description

一种单螺杆压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种单螺杆压缩机。
背景技术
单螺杆压缩机工作时，在排气的初始阶段往往存在排气损失，并因此导致压缩机产生噪音。对此，专利文献CN 201747603 U公开了一种新型节能降噪排气三角口单螺杆压缩机，其中，通过将压缩机壳体内壁的排气三角口的斜边设置成与螺杆螺旋槽齿顶曲线完全吻合，从而减小了排气损失，降低了排气噪音。然而，这种设置仅适用于无滑阀调节的单螺杆压缩机。对于有滑阀的单螺杆压缩机而言，滑阀可沿螺杆的轴线进行移动，若保证某一时刻螺杆的螺旋线与排气腔的排气线相吻合，那么当滑阀移动后，压缩机的排气线必然随着滑阀的移动而变化，因此并不能保证在各负荷下都能使螺杆螺旋线与排气线相吻合，那也就必然存在因排气线与螺杆螺旋线不吻合而造成的排气阻力以及排气噪音。
因此，优化具有滑阀的单螺杆压缩机的排气腔，对于提升单螺杆压缩机的性能来说，就显得尤为重要。
发明内容
鉴于现有技术的上述现状，本发明的主要目的在于提供一种单螺杆压缩机，其具有不同于现有技术的排气腔，从而能够明显减小压缩机排气损失，降低排气噪音。
上述目的通过以下技术方案实现：
一种单螺杆压缩机，其包括压缩机壳体、螺杆转子和滑阀，所述滑阀滑动地设置在所述压缩机壳体上的滑阀腔中，所述压缩机壳体上设有排气腔，所述排气腔包括设置在压缩机壳体上的内腔凹槽和设置在滑阀腔中的排气口，所述内腔凹槽与所述滑阀腔相通，其中，所述内腔凹槽的第一侧壁的至少靠近所述滑阀腔的那一部分相对于所述螺杆转子的轴线倾斜，并且倾斜的方向与所述螺杆转子的螺旋方向一致，其中，所述第一侧壁为靠近吸气侧的侧壁。
优选地，所述第一侧壁的整体相对于所述螺杆转子的轴线倾斜。
优选地，所述第一侧壁的倾斜部分的槽口边缘与所述螺杆转子的螺旋槽的后侧棱边重合，所述后侧棱边为靠近排气侧的棱边。
优选地，所述内腔凹槽的第二侧壁与所述螺杆转子的轴线垂直，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对。
优选地，所述内腔凹槽还包括与所述第一侧壁、第二侧壁均相连的第三侧壁，所述第三侧壁与所述滑阀腔相对。
优选地，所述第三侧壁与所述螺杆转子的轴线平行。
优选地，所述滑阀包括位于前部的滑阀头部和位于后部的导向部，所述滑阀头部的后端设有排气控制线，在滑阀的滑动过程中，所述排气控制线至少部分地遮蔽所述排气口。
优选地，所述排气控制线的形状与所述螺杆转子的螺旋槽的后侧棱边的形状相同。
优选地，所述滑阀头部的前端与所述压缩机壳体的内腔壁之间设置有旁通口，所述滑阀向前滑动至滑阀头部的前端与所述内腔壁贴合时，所述旁通口被关闭。
替代地，所述滑阀头部的前端未设置旁通口。
本发明的单螺杆压缩机能够实现在任何负荷下都能降低排气损失，特别是通过内腔凹槽排气时的排气损失，同时减小因排气损失引起的排气噪音。进一步地，当应用于可调压比的单螺杆压缩机时，本发明的单螺杆压缩机还能够增大压缩机的内压比，使压缩机的适用性更广，能效进一步提升。
附图说明
以下将参照附图对本发明的单螺杆压缩机的优选实施方式进行描述。图中：
图1为一种典型的单螺杆压缩机的局部结构示意图，其中示出了滑阀、螺杆转子、轴承箱组件等组成部分；
图2为现有技术的单螺杆压缩机的局部结构示意图，其中示出了排气腔的结构；
图3为本发明的一种优选实施方式的单螺杆压缩机的局部结构示意图，其中示意地示出了排气腔结构优化的过程；
图4为本发明的另一种优选实施方式的单螺杆压缩机的局部结构示意图，其中示意地示出了排气腔的一种优选结构；
图5-7示意地示出了本发明的单螺杆压缩机在能量调节过程中排气腔与滑阀的对应关系。
具体实施方式
针对现有的单螺杆压缩机所存在的在滑阀能量调节过程中排气腔处排气阻力较大、排气噪音较大的问题，本发明经过研究，提出了一种解决方案。概括地说，本发明的解决方法是通过优化排气腔的结构来减小能量调节过程中压缩机的排气损失，进而降低压缩机的排气噪音。通过本发明的解决方案，另外还能提高压缩机的内压比。
如图1所示，单螺杆压缩机的一种典型结构包括螺杆转子6、滑阀4和星轮(图中未示出)。其中，螺杆转子6的转子轴通过转子主轴承7安装至转子主轴承箱71，转子轴的端部设置主轴承压盖72以固定转子主轴承7的内圈，转子主轴承7的外圈则由法兰压盖73进行固定。法兰压盖73的外侧设置有气缸，气缸内设置有活塞8，气缸端部由气缸端盖9进行封闭，活塞杆穿过气缸端盖9伸出，并与悬臂杆48固定连接。悬臂杆48的另一端与滑阀4的滑阀导杆45连接，例如，滑阀导杆45的后端穿过悬臂杆48，并采用锁紧螺母47进行锁紧。滑阀导杆45的另一端滑动地穿过法兰压盖73，并与滑阀4的后端固定连接。滑阀弹簧46套设在滑阀导杆45上，并被置于悬臂杆48和法兰压盖73之间。当活塞腔中引入压力流体时，活塞可在两侧压差的作用下产生滑动，进而通过悬臂杆48带动滑阀4进行滑动，以实现对单螺杆压缩机的能量调节。滑阀弹簧46的作用主要是协助滑阀4复位。
具体地，现有技术的单螺杆压缩机的局部结构如图2所示。
图2中示意地示出了螺杆转子6、星轮2、星轮支架3、转子主轴承7、滑阀4、压缩机壳体以及排气腔(包括A和B两部分)。示例地，压缩机壳体上设有喷油孔17，以用于向压缩腔喷入润滑油。在压缩机的吸气侧(图中左侧)和排气侧(图中右侧)均设置有支承螺杆转子6的转子轴的转子主轴承7(图中仅示出左侧轴承)。
典型地，压缩机壳体分为上下两个壳体内腔(未示出)，星轮组件(包括星轮2和星轮支架3)在上下两个壳体内腔的隔断面处插入。螺杆转子6有六个螺旋槽，并且在吸气侧设置有吸气倒角63。每个螺旋槽都有两条棱边，分别为前侧棱边61和后侧棱边62，其中，靠近吸气侧的棱边为前侧棱边，靠近排气侧的棱边为后侧棱边。一个螺杆转子6与两个星轮2进行啮合，并与壳体内腔共同形成封闭的压缩腔。通常，压缩机的壳体内腔的吸气端边界16与螺杆转子6的前侧棱边61的曲线形状相吻合。
为实现单螺杆压缩机的能量调节，滑阀4共设有两个，且分别安装于压缩机壳体的两个滑阀腔内，滑阀4能沿螺杆转子6的轴线方向移动。典型地，滑阀4包括位于前部(图2中为左侧)的滑阀头部和位于后部(图2中为右侧)的导向部43，滑阀头部和导向部43两者通过连杆部44固定连接在一起。
作为一种示例，滑阀头部的前端42与压缩机壳体的内腔壁18之间设置有旁通口，即图2中所示出的位于滑阀头部的前端42与该内腔壁18之间的空间。当滑阀4向前滑到最前端时，滑阀头部的前端42与该内腔壁18贴合(形状重合)，共同组成封闭的压缩腔，此时该旁通口被关闭，滑阀处于最大负荷(也即，单螺杆压缩机的负荷最大)。当滑阀4进行能量调节时，滑阀头部的前端42会与壳体内腔壁18分开并逐渐远离，滑阀头部的后端也会随着滑阀向后(图中为向右)移动。通常，所述滑阀头部的后端设有排气控制线41，并且优选地，滑阀4的排气控制线41的形状与螺杆转子6的螺旋槽的后侧棱边62的形状相接近，优选二者形状一致。
通常，此类单螺杆压缩机的排气腔包括两部分，分别为设置在压缩机壳体上的内腔凹槽A和设置在滑阀腔中的排气口B，所述内腔凹槽A与所述滑阀腔相通(例如其一侧直接通向滑阀腔)，从而也与排气口B相通。并且通常地，排气口B设置在滑阀头部与导向部43之间连杆部44处，由于连杆部44的截面尺寸小于导向部和滑阀头部，因此在滑阀的整个滑动过程中，排气口B不会被完全遮挡，而是排气控制线41至少部分地遮蔽所述排气口B。
如图2所示，现有技术中，内腔凹槽A的形状通常为矩形，其具有三个侧壁，第四侧则直接朝滑阀腔敞开。内腔凹槽A的第一侧壁(靠近吸气侧的侧壁)和第二侧壁(靠近排气侧的侧壁)均与螺杆转子6的轴线方向垂直。
针对现有技术的排气腔的结构，内腔凹槽A的第一侧壁与滑阀腔的交点(也即第一侧壁的第一端点，同时也是内腔凹槽A的靠近滑阀腔的顶点)为C点，第一侧壁的第二端点(即远离滑阀腔的那个端点)为E点，滑阀4的排气控制线41的顶点(即靠近内腔凹槽A那一侧的端点)为D点，于是，在通过滑阀4进行能量调节的过程中，随着滑阀4向右移动，滑阀控制线41的顶点D也向右移动，会依次出现顶点D位于C点左侧、与C点重合、位于C点右侧的不同情况。
于是，在现有技术的排气腔结构中，当D点位于C点左侧时，螺杆转子6在旋转过程中，其螺旋槽的后侧棱边62最先经过排气控制线41，从而使压缩腔在该位置处与排气腔连通，形成排气，也即，压缩机最早的排气是通过滑阀4的排气控制线41完成。
如果滑阀4向后(图中为向右)滑动一定距离，使得D点与C点重合时，此时压缩机最早的排气仍是通过滑阀4的排气控制线41完成。
如果滑阀4向后(图中为向右)滑动更多，使得D点位于C点右侧时(如图3所示)，则螺杆转子6在旋转过程中，其螺旋槽的后侧棱边62最先经过C点，并随后使压缩腔通过C点附近的三角形区域511与排气腔连通，形成排气，也即，压缩机最早的排气变为通过C点附近的三角形区域511来完成；该三角形区域511的面积即为排气通流面积，且三角形区域511的面积的初始值为零，并在随着螺杆转子6的旋转逐渐增大，其最大值随着D点偏离C点的距离增加而增大。
在上述第三种情形中，也即当D点位于C点右侧时，由于排气最先通过内腔凹槽中的三角形区域511排出，受限于该三角形区域的面积较小(特别是在排气的初期)，因此存在较大的排气损失，导致噪音较大。随着排气的进行，排气损失逐渐减弱。
本发明在充分认识到现有技术的上述缺陷的基础上，对单螺杆压缩机排气腔的形状，特别是内腔凹槽A的形状进行了优化设计，进而提供了一种单螺杆压缩机。
典型地，本发明的单螺杆压缩机包括压缩机壳体、螺杆转子6和滑阀4，所述滑阀4滑动地设置在所述压缩机壳体上的滑阀腔中，所述压缩机壳体上设有排气腔，所述排气腔包括设置在压缩机壳体上的内腔凹槽A和设置在滑阀腔中的排气口B，所述内腔凹槽与所述滑阀腔相通。本发明的单螺杆压缩机与现有技术的单螺杆压缩机的首要区别在于，所述内腔凹槽A的第一侧壁的至少靠近所述滑阀腔的那一部分并不垂直于螺杆转子6的轴线，而是相对于所述螺杆转子6的轴线倾斜，并且倾斜的方向与所述螺杆转子6的螺旋方向一致，其中，所述第一侧壁为靠近吸气侧的侧壁。
也即，在图3的基础上，可以认为本发明是将三角形区域511用实体材料补齐，使得第一侧壁例如包括两部分，分别为三角形区域511的斜边(即前面所述的倾斜的部分)和剩余的侧壁部分132(这部分例如仍垂直于螺杆转子6的轴线)，这使得C点由原先的位置向右移动，其为该斜边的靠近滑阀腔的端点。从而，当滑阀的位置为使得D点位于新的C点右侧时，压缩机的最早排气是通过该斜边进行，该斜边构成第一侧壁的排气线131(该编号示于图4中)。由于斜边具有一定的长度，因而在排气的初期，排气的通流面积可明显大于现有技术中C点处的三角形区域面积(以螺杆转子6转过相同的角度为基准)，从而可大幅度地减少排气损失，降低排气噪音。
优选地，所述第一侧壁的整体相对于所述螺杆转子6的轴线倾斜。例如，如图4所示，第一侧壁的倾斜部分为第一侧壁的整体，其通过原矩形内腔凹槽中的E点。由此，整个第一侧壁表现为斜面(或准斜面)结构，其槽口边缘构成第一侧壁的排气线131。这种设置使得第一侧面的排气线长度达到最大，并且C点进一步右移，从而当D点位于C点右侧时，排气初期的通流面积更大，因而排气损失更小，排气噪音更低。
优选地，所述第一侧壁的倾斜部分(无论是部分倾斜还是整体倾斜)的槽口边缘(例如排气线131)与所述螺杆转子6的螺旋槽的后侧棱边62重合，也即当该后侧棱边62旋转到恰好经过排气线131处时，该后侧棱边62可与排气线131完全重合。这种设置使得排气初期的排气过程更为平稳，排气损失更小。
优选地，所述内腔凹槽A的第二侧壁可以与所述螺杆转子6的轴线垂直，所述第二侧壁为与所述第一侧壁相对的侧壁。优选地，所述内腔凹槽A还包括与所述第一侧壁、第二侧壁均相连的第三侧壁，所述第三侧壁与所述滑阀腔相对，也即，内腔凹槽整体上仍为四边形结构。当然，内腔凹槽A的形状不是四边形时，也是可行的。
优选地，所述第三侧壁与所述螺杆转子6的轴线平行。这种构造，一方面使得加工容易，另一方面还使得在通过该内腔凹槽排气时，排气通流面积的增大过程更平稳。当然，第三侧壁不与螺杆转子6的轴线平行也是可行的。
优选地，本发明的单螺杆压缩机中，所述滑阀4包括位于前部的滑阀头部和位于后部的导向部43，所述滑阀头部的后端设有排气控制线41，在滑阀4的滑动过程中，所述排气控制线41至少部分地遮蔽所述排气口B。从而，单螺杆压缩机在排气过程中，可以经过该排气控制线41直接向排气口B中排气。
优选地，所述排气控制线41的形状也与所述螺杆转子6的螺旋槽的后侧棱边62的形状相同。从而，当单螺杆压缩机最先通过排气控制线41进行排气时，排气过程的初期排气损失更小。特别地，当D点与C点重合时，排气控制线41与排气线131实现完美衔接，并且衔接后的曲线作为总的排气控制线，其形状与螺旋槽的后侧棱边62的形状完全相同。
优选地，所述滑阀头部的前端42与所述压缩机壳体的内腔壁18之间也可以设置有旁通口，并且所述滑阀4向前滑动至滑阀头部的前端42与所述内腔壁18贴合时，所述旁通口被关闭。由此，本发明的单螺杆压缩机可以进行能量调节。
替代地，所述滑阀头部的前端也可以不设置旁通口。也即，滑阀可以设计得较长，从而滑阀头部的前端不能形成旁通口，这种情况下，滑阀的作用为单调节压比。与采用现有技术的排气腔结构相比，本发明的单螺杆压缩机可形成更大的内压比，使压缩机的适用性更广。
以下结合附图详细说明本发明的优选实施方式的单螺杆压缩机在能量调节过程中排气腔与滑阀的对应关系以及在减小排气损失方面的优势。
如图4所示，当滑阀处于100％负荷时，旁通口关闭，D点位于最左端(当然也位于C点的左侧)，此时压缩机最早的排气是从滑阀4的排气控制线41处流出。由于排气控制线41的曲线形状与螺旋槽的后侧棱边62的形状相同，并且排气控制线41具有足够的长度，因此排气损失很小。
如图5所示，当滑阀向右移动，旁通口打开，但负荷仍较大时，D点仍位于C点左侧，此时，压缩机最早的排气仍是从滑阀4的排气控制线41处流出。与图4的情形一样，排气损失很小。
如图6所示，当滑阀进一步向右移动，旁通口变大，但负荷较小时，D点与C点重合，此时，压缩机最早的排气是从滑阀4的排气控制线41与内腔凹槽A的排气线131共同组成的曲线处排出。由于该曲线具有更大的长度，且形状与螺旋槽的后侧棱边62的形状相同，因此排气损失更小。
如图7所示，当滑阀继续向右移动，旁通口更大，负荷很小时，D点位于C点右侧，此时，压缩机最早的排气是从内腔凹槽A的排气线131处排出。由于排气线131的曲线形状也与螺旋槽的后侧棱边62的形状相同，并且排气线131也具有足够的长度(相比于矩形结构的内腔凹槽的顶点C而言)，因此排气损失也很小。
可见，本发明的单螺杆压缩机在各种负荷下的排气损失都很小，因而排气噪音也都很小，明显提升了压缩机的品质和性能。
本领域的技术人员容易想到的是，当内腔凹槽A的第一侧壁整体为倾斜结构时，其第一侧壁的第二端点不仅限于穿过原矩形结构中的E点的情形，而是也可以位于原矩形结构中的E点的右侧或左侧，也即，相比于图3的实施方式，第一侧壁的排气线131可以整体向右移动或向左移动，同样能够保证压缩机排气损失小、排气噪音低的优点。
综上，本发明的单螺杆压缩机主要通过优化了的排气腔结构而实现了任何负荷下都能降低排气损失，特别是通过内腔凹槽排气时的排气损失，同时减小因排气损失引起的排气噪音。进一步地，当应用于可调压比的单螺杆压缩机时，该优化了的排气腔结构能够增大压缩机的内压比，使压缩机的适用性更广，能效进一步提升。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各项措施可以自由地组合、叠加。
应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种单螺杆压缩机，其包括压缩机壳体、螺杆转子和滑阀，所述滑阀滑动地设置在所述压缩机壳体上的滑阀腔中，所述压缩机壳体上设有排气腔，所述排气腔包括设置在压缩机壳体上的内腔凹槽和设置在滑阀腔中的排气口，所述内腔凹槽与所述滑阀腔相通，其特征在于，所述内腔凹槽的第一侧壁的至少靠近所述滑阀腔的那一部分相对于所述螺杆转子的轴线倾斜，并且倾斜的方向与所述螺杆转子的螺旋方向一致，其中，所述第一侧壁为靠近吸气侧的侧壁；
所述第一侧壁的倾斜部分的槽口边缘与所述螺杆转子的螺旋槽的后侧棱边重合，所述后侧棱边为靠近排气侧的棱边；
所述滑阀包括位于前部的滑阀头部和位于后部的导向部，所述滑阀头部的后端设有排气控制线，在滑阀的滑动过程中，所述排气控制线至少部分地遮蔽所述排气口；
所述排气控制线的形状与所述螺杆转子的螺旋槽的后侧棱边的形状相同；
还包括，
用于带动滑阀滑动的滑阀导杆，所述滑阀导杆一端与悬臂杆连接，另一端滑动地穿过法兰压盖，并与所述滑阀的后端固定连接，滑阀弹簧套设在滑阀导杆上，并被置于悬臂杆和法兰压盖之间。
2.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述第一侧壁的整体相对于所述螺杆转子的轴线倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述内腔凹槽的第二侧壁与所述螺杆转子的轴线垂直，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对。
4.根据权利要求3所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述内腔凹槽还包括与所述第一侧壁、第二侧壁均相连的第三侧壁，所述第三侧壁与所述滑阀腔相对。
5.根据权利要求4所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述第三侧壁与所述螺杆转子的轴线平行。
6.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀头部的前端与所述压缩机壳体的内腔壁之间设置有旁通口，所述滑阀向前滑动至滑阀头部的前端与所述内腔壁贴合时，所述旁通口被关闭。
7.根据权利要求1所述的单螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀头部的前端未设置旁通口。
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