CN106438372A - 一种上排气隔热的旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

一种上排气隔热的旋转式压缩机，包括壳体，电机和由该电机驱动的泵体；针对旋转式压缩机高温排气向气缸内低温吸入气体和压缩气体的传热情况，并针对旋转式压缩机中采用的各种上排气结构进行改进，包括：A1隔热层绝热和A2绝热涂料绝热；A1、A2两个方案都能达到目标效果，既可单独采用，也可同时采用；本发明对旋转式压缩机内部的温度分布和传热情况进行分析，能够有效减少高温排出气体向低温的吸入气体和压缩气体的传热，从而减少对指示功率和制冷量的影响，提高指示效率和COP。

Description

一种上排气隔热的旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及旋转式压缩机技术领域，具体涉及一种能够有效减少上排气结构中高温排出气体向气缸内低温的压缩气体和更低温的吸入气体的传热的上排气隔热的旋转式压缩机。

背景技术

利用蒸汽压缩循环系统进行制冷/制热，常见为空调/热泵系统，在现今社会已经越来越普及，也为人们的生产工作和生活带来巨大的便利，也因其普及性和泛用性，系统节能也具有巨大的社会效益和社会影响力。

压缩机是蒸汽压缩循环系统的动力源，也是蒸汽压缩循环系统的最主要的耗能部件。对于压缩机而言，进气加热损失和压缩过程被加热是明显影响压缩机指示功率和系统制冷/制热量的因素。

其中，家用和小型商用制冷(空调)系统的压缩机受机组空间的影响和限制，结构较为紧凑。压缩结束的高温高压气体在空间上与吸入的低温气体或正在压缩的气体相距不远，因此，经常出现高温的排出气体向低温的吸入气体或者压缩过程进行传热的想象，进气加热会造成质量流量减少和指示功率提高；压缩过程被加热则会使得绝热指数提高；两者都会影响到压缩机的指示效率和系统COP。

对于蒸汽压缩循环系统的制热过程，进气加热虽然能让单位质量 制热量增加，但是同样会造成质量流量的减少和指示攻略的提高；而压缩过程被加热则对系统节能完全没有积极作用。

因此，减少压缩机中高温排出气体向低温的压缩气体和更低温的吸入气体的传热，从而减少传热对制冷/制热量和指示功率的影响，是提高指示效率和COP，系统节能的重要的内容。

对于空调用R32制冷剂而言，排气温度和吸气温度温差相比于传统的R22和R410a要更大，因此所造成的排气向进气和压缩气体的传热现象更为严重。同时，对于高压比的循环而言，排气温度和吸气温度温差也很大。本发明曾针对现有的R32旋转式压缩机进行有限元温度分布的模拟计算，并根据该计算结果的温度差和公式 计算出的对流换热系数h，对高温排出气体向气缸内低温的吸入气体和压缩气体传递的热量。其热量至少能够达到压缩机入力的5％。因此，若能隔绝此处传热，则对于压缩机效率的提高具有很大的帮助，关注此问题具有高度的现实意义。

旋转式压缩机由于其结构紧凑，零件加工要求相对低等优点，在家用和商用制冷/制热系统中受到广泛的应用。但也是因为其结构紧凑的特点，高温排出气体距离低温吸入气体和压缩气体仅有一层金属轴承之隔，高温排出气体通过把热量传递给轴承之后，由轴承对低温的吸入气体和压缩气体进行加热，从而造成上述损失。

发明内容

为了减少旋转式压缩机中高温排出气体向低温的压缩气体和更低温的吸入气体的传热，从而减少该传热对压缩机指示功率和系统制 冷/制热量的影响，提高压缩机指示效率和系统COP；利用有限元方法对旋转式压缩机内部进行了详细的计算分析，得出了旋转式压缩机内部的温度分布情况和热传递分布情况；同时，也对旋转式压缩机排气速度场和压力场进行有限元分析；最后结合旋转式压缩机的现有结构，以及旋转式压缩机零部件加工和装配过程进行综合考虑，针对隔绝排气和低温气体的换热进行优化设计，本发明提供一种上排气隔热的旋转式压缩机。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种上排气隔热的旋转式压缩机，包括壳体01，设置在壳体01底部的油池10，配置容纳在壳体01的内部空间中的电机02和由该电机02驱动的泵体03，所述泵体03包括曲轴31、气缸组件32、上轴承33、下轴承34以及设置在上轴承33上部的上排气消声结构35；所述上排气消声结构35针对单独上排气消声结构的旋转式压缩机，或双排气消声结构的旋转式压缩机的上排气部分，或双缸旋转式压缩机上气缸的上排气部分；

所述上排气消声结构35采用以下方案：

A1方案：通过在上排气消声结构35内设置隔热层，达到绝热效果；简称为：隔热层绝热方案；

A2方案：通过对上排气消声结构35的主要组成部件进行绝热涂料的涂装，达到绝热效果；简称为：绝热涂料绝热；

A1、A2两个方案所能达成的效果相同，单独采用或同时采用；

所述A1方案为在上排气消声结构35的上排气消声器41和上轴 承33之间，设置上隔热层42；所述上隔热层42紧贴上轴承33各表面，以减少上消声器腔43内高温排气向上轴承33的传热，从而减少上轴承33向气缸组件32内低温气体的传热；

所述A2方案为利用绝热涂料，对上轴承32和上排气消声结构35的上排气消声器41进行绝热涂层处理，使上轴承32和上排气消声器41包裹上绝热涂料。

所述A1方案中，所述上隔热层42的典型结构分为三个部分，包括套管51，隔板52和裙摆53；所述上轴承33分为两个部分，包括轴承柱54和缸盖55；所述套管51包覆在所述轴承柱54外侧；所述隔板52平铺在所述缸盖55上部，隔板52有一定面积的通孔，保证压缩机排气顺利通过；所述裙摆53有两种形式；针对通过气缸组件32焊接固定泵体03的压缩机，所述裙摆53要求能够完整包覆所述缸盖55外侧表面；针对通过上轴承33焊接固定泵体03的压缩机，所述裙摆53要求为间隔齿状，以尽可能覆盖所述缸盖55外侧表面。

所述A1方案中，所述上隔热层42材料为绝热材料，以保证其功能的正常发挥，具体体现在：

所述上隔热层厚度满足：h≥0.5mm；

所述上隔热层材料导热系数满足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述绝热材料与压缩机所用制冷剂和润滑油相容，不能发生化学反应。

所述A2方案中，采用刷涂、浸涂、流涂或喷涂方法使得上轴承32和上排气消声器41包裹上绝热涂料。

所述绝热涂料与压缩机所用制冷剂和润滑油相容，不能发生化学反应。

所述气缸组件32为滚动活塞式、摇摆滑片式、活塞铰接式或气缸铰接式。

所述泵体03为单气缸结构，多级气缸结构和多气缸并列结构。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1、由于对消声器腔的高温气体采取了隔热措施，因此，减少了高温排出气体向低温的压缩气体和更低温的吸入气体的传热，从而减少吸气膨胀和压缩过程加热现象，减少传热对指示功率以及制冷量的影响，提高压缩机指示效率和系统COP。

2、由于针对传统的旋转式压缩机，只进行了排气消声结构处的优化设计，进行局部零件的增加和替换，因此，可以直接在现有的机型甚至是产品上直接修改，方便高效，大大减少产品换代的成本。

3、由于采用了绝热涂料方案，因此，可以针对传统的压缩机直接进行涂层绝热，简单高效。

4、由于针对排气消声结构处进行的优化设计，因此，对于旋转式压缩机的气缸组件的类型和层级数量没有限制，对市场上存在的各种类型的旋转式压缩机皆适用，具有广泛的实际生产价值。

附图说明

图1所示为采用本发明方案的一实施例的单缸单独上排气旋转式压缩机的剖视图。

图2所示为图1中旋转式压缩机上排气消声结构的局部剖视图。

图3所示为发明方案中所包括的各种形式的气缸组件的俯视图，其中图3a为滚动活塞式，图3b为摇摆滑片式，图3c为活塞铰接式，图3d为气缸铰接式。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，为采用本发明方案的一实施例的单缸单独上排气旋转式压缩机的剖视图。

本实施例一种上排气隔热的旋转式压缩机，包括壳体01，设置在壳体01底部的油池10，配置容纳在壳体01的内部空间中的电机02和由该电机02驱动的泵体03，所述泵体03包括曲轴31、气缸组件32、上轴承33、下轴承34以及设置在上轴承33上部的上排气消声结构35；所述上排气消声结构35针对单独上排气消声结构的旋转式压缩机，或双排气消声结构的旋转式压缩机的上排气部分，或双缸旋转式压缩机上气缸的上排气部分。

所述上排气消声结构35采用以下方案：

A1方案、通过在上排气消声结构35内设置隔热层，达到绝热效果；简称为：隔热层绝热方案；

A2方案、通过对上排气消声结构35的主要组成部件进行绝热涂料的涂装，达到绝热效果；简称为：绝热涂料绝热；

A1、A2两个方案所能达成的效果相同，单独采用或同时采用。

其中图1实施例为单缸上排气旋转式压缩机，根据发明方案内 容，选择A1方案。

如图2所示，为图1中旋转式压缩机上排气消声结构的局部剖视图。

此处对于上排气消声结构35的绝热，采用以下A1隔热层绝热方案：

对于所述上排气消声结构35，其现有结构包括：上轴承33和上排气消声器41；本发明在上轴承33和上排气消声器41之间，设置上隔热层42；所述上隔热层42紧贴上轴承33各表面，以减少上消声器腔43内高温排气向上轴承33的传热，从而减少上轴承33向气缸组件32内低温气体的传热。

所述A1发明方案中，所述上隔热层42外形要求尽可能包覆住上轴承33的表面，以减少高温气体和上轴承33的传热。

所述上隔热层42典型结构分为三个部分，包括套管51，隔板52和裙摆53；所述上轴承33分为两个部分，包括轴承柱54和缸盖55。

所述套管51包覆在所述轴承柱54外侧；所述隔板52平铺在所述缸盖55上部；所述隔板52有一定面积的通孔，保证压缩机排气顺利通过；所述裙摆53有两种形式；针对通过气缸组件32焊接固定泵体03的压缩机，所述裙摆53要求能够完整包覆所述缸盖55外侧表面；针对通过上轴承33焊接固定泵体03的压缩机，所述裙摆53要求为间隔齿状，以尽可能覆盖所述缸盖55外侧表面。

所述上隔热层42所用材料必须为绝热材料，以保证其功能的正常发挥，具体体现在：

所述上隔热层厚度满足：h≥0.5mm；

所述上隔热层材料导热系数满足：λ≤0.12W/(m·K)。

若采用A2绝热涂料绝热方案，则其特征在于：

利用绝热涂料，对上述上轴承33和上排气消声器41进行绝热涂层处理，包括采用刷涂、浸涂、流涂、喷涂等方法使得其包裹上绝热涂料。

如图3所示，为发明方案中所包括的各种形式的气缸组件的俯视图。

发明方案中对所述气缸组件(32)不加限制，可为滚动活塞式(图3a)、摇摆滑片式(图3b)、活塞铰接式(图3c)、气缸铰接式(图3d)等；

图中几种形式的气缸组件都由滑片11和活塞12把气缸分隔成两个腔室，其中左边的为吸气腔13，右边的为压缩腔14。本发明的最终目的就是要减少高温的排出气体向吸气腔13中低温的吸入气体以及压缩腔14中低温的压缩气体进行传热。

同时，所述发明方案对压缩机的泵体结构不加限制，可为单气缸结构，多级气缸结构或多气缸并列结构。不局限于实施例提出的单缸上排气旋转式压缩机。

最后，对于以上所述各方案中的绝热材料，或绝热涂料，必须与压缩机所用制冷剂和润滑油相容，不能发生化学反应。

Claims (8)

1.一种上排气隔热的旋转式压缩机，包括壳体(01)，设置在壳体(01)底部的油池(10)，配置容纳在壳体(01)的内部空间中的电机(02)和由该电机(02)驱动的泵体(03)，所述泵体(03)包括曲轴(31)、气缸组件(32)、上轴承(33)、下轴承(34)以及设置在上轴承(33)上部的上排气消声结构(35)；所述上排气消声结构(35)针对单独上排气消声结构的旋转式压缩机，或双排气消声结构的旋转式压缩机的上排气部分，或双缸旋转式压缩机上气缸的上排气部分；

其特征在于：所述上排气消声结构(35)采用以下方案：

A1方案：通过在上排气消声结构(35)内设置隔热层，达到绝热效果；简称为：隔热层绝热方案；

A2方案：通过对上排气消声结构(35)的主要组成部件进行绝热涂料的涂装，达到绝热效果；简称为：绝热涂料绝热；

A1、A2两个方案所能达成的效果相同，单独采用或同时采用；

所述A1方案为在上排气消声结构(35)的上排气消声器(41)和上轴承(33)之间，设置上隔热层(42)；所述上隔热层(42)紧贴上轴承(33)各表面，以减少上消声器腔(43)内高温排气向上轴承(33)的传热，从而减少上轴承(33)向气缸组件(32)内低温气体的传热；

所述A2方案为利用绝热涂料，对上轴承(32)和上排气消声结构(35)的上排气消声器(41)进行绝热涂层处理，使上轴承(32)和上排气消声器(41)包裹上绝热涂料。

2.根据权利要求1所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述A1方案中，所述上隔热层(42)的典型结构分为三个部分，包括套管(51)，隔板(52)和裙摆(53)；所述上轴承(33)分为两个部分，包括轴承柱(54)和缸盖(55)；

所述套管(51)包覆在所述轴承柱(54)外侧；所述隔板(52)平铺在所述缸盖(55)上部，隔板(52)有一定面积的通孔，保证压缩机排气顺利通过；所述裙摆(53)有两种形式；针对通过气缸组件(32)焊接固定泵体(03)的压缩机，所述裙摆(53)要求能够完整包覆所述缸盖(55)外侧表面；针对通过上轴承(33)焊接固定泵体(03)的压缩机，所述裙摆(53)要求为间隔齿状，以尽可能覆盖所述缸盖(55)外侧表面。

3.根据权利要求1所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述A1方案中，所述上隔热层(42)材料为绝热材料，以保证其功能的正常发挥，具体体现在：

所述上隔热层厚度满足：h≥0.5mm；

所述上隔热层材料导热系数满足：λ≤0.12W/(m·K)。

4.根据权利要求3所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述绝热材料与压缩机所用制冷剂和润滑油相容，不能发生化学反应。

5.根据权利要求1所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述A2方案中，采用刷涂、浸涂、流涂或喷涂方法使得上轴承(32)和上排气消声器(41)包裹上绝热涂料。

6.根据权利要求5所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述绝热涂料与压缩机所用制冷剂和润滑油相容，不能发生化学反应。

7.根据权利要求1所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述气缸组件(32)为滚动活塞式、摇摆滑片式、活塞铰接式或气缸铰接式。

8.根据权利要求1所述的上排气隔热的旋转式压缩机，其特征在于：所述泵体(03)为单气缸结构，多级气缸结构和多气缸并列结构。