CN106640661A - 旋转压缩机及具有其的制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转压缩机及具有其的制冷装置。旋转压缩机的配置排气管的密封壳体中收纳了由定子和转子构成的电动电机、被转子驱动的压缩机构部和储油槽，转子具有贯穿其的转子气孔；压缩机构部包括曲轴，曲轴具有贯穿其的轴芯通道，轴芯通道具有在曲轴的两端开孔的轴端入口和轴端出口；旋转压缩机还包括固定在转子上的转子盖，轴端出口和转子气孔的入口位于转子盖内，润滑油按照开孔于储油槽的轴端入口、轴芯通道、轴端出口、转子盖、转子气孔的出口的方向流动。根据本发明实施例的旋转压缩机，可以防止高流量运转条件下的急剧油排出，增加轴芯通道的泵油量及泵扬程，可以防止转子过热且可以改善油排出量。

Description

旋转压缩机及具有其的制冷装置

技术领域

本发明涉及制冷领域，尤其是涉及一种旋转压缩机及具有其的制冷装置。

背景技术

在70多年的旋转压缩机历史中，曲轴的供油方法基本没有过变化。通过曲轴轴芯孔旋转所产生的离心力，从储油槽吸上来的油供给曲轴、与其滑动配合的轴承和活塞等滑动零部件。另外，离心式供油方法所产生的泵油量，与曲轴的泵腔内径、旋转速度和储油槽的油面高度成比例。

因此，曲轴的转速为20rps以下的低速旋转、起动时、除霜运转或高速运转等中(这些都称之为高流量运转条件)发生的储油槽的油量、油面降低，会变为泵油量不足的原因。使用滑动轴承的曲轴的润滑方式为流体润滑，供油不足会导致曲轴产生致命的磨损故障。

进入泵腔的高压气体也是供油不足的原因，需要在轴芯设置贯通孔以防止泵腔的压力变动。但是贯通孔开孔于电机上部，在上述高流量运转条件中、变为储油槽的油排出到电机上部空间的通道，成为上述储油槽油量、油面下降的原因。

作为防止电机转子过热的方法、且用作多种用途的转子气孔，可用于蒸发溶解于油中的冷媒。其结果是，可减少排气管排出的油量。但是，如以往一样，油逃出到排气管开孔的电机上部腔后，变为排油量增加的原因。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种旋转压缩机，防止转子过热且可以改善油排出量。

本发明还提出一种具有上述旋转压缩机的制冷装置。

根据本发明实施例的旋转压缩机，配置排气管的密封壳体中收纳了由定子和转子构成的电动电机、被所述转子驱动的压缩机构部和储油槽，所述转子具有贯穿其的转子气孔；所述压缩机构部包括对汽缸内收纳的活塞进行偏心旋转驱动的曲轴，所述曲轴具有贯穿其的轴芯通道，所述轴芯通道具有在所述曲轴的两端开孔的轴端入口和轴端出口；所述旋转压缩机还包括固定在所述转子上的转子盖，所述轴端出口和所述转子气孔的入口位于所述转子盖内，润滑油按照开孔于所述储油槽的所述轴端入口、所述轴芯通道、所述轴端出口、所述转子盖、所述转子气孔的出口的方向流动。

根据本发明实施例的旋转压缩机，可以防止高流量运转条件下的急剧油排出，增加轴芯通道的泵油量及泵扬程，可以防止转子过热且可以改善油排出量。

在本发明的一些实施例中，所述转子气孔的出口连接于与所述转子同步旋转的旋转腔中，所述旋转腔的外周壁配置气孔。

在本发明的一些实施例中，所述转子盖的中心具有盖凹部，所述排气管的开孔端正对所述盖凹部设置。

进一步地，所述排气管的伸入到所述密封壳体内的部分上外套有气流控制板，所述气流控制板在所述转子盖上的正投影完全覆盖所述盖凹部。

根据本发明实施例的制冷装置，包括根据本发明上述实施例的旋转压缩机。

根据本发明实施例的制冷装置，通过设置上述的旋转压缩机，可以防止高流量运转条件下的急剧油排出，增加轴芯通道的泵油量及泵扬程，可以防止转子过热且可以改善油排出量。

附图说明

图1为与本发明实施例1相关的、旋转压缩机内部和制冷循环的纵截面图；

图2为与实施例1相关的、压缩机构部的详细截面图；

图3为与本发明实施例2相关的、旋转压缩机内部和制冷循环的纵截面图；

图4为与实施例2相关的、压缩机构部的详细截面图；

图5为与本发明实施例1和2相关的、AC电源转子的设计。

附图标记：

壳体2、储油槽28、润滑油26、

电机6、转子8、转子气孔8a、转子盖22、定子7、电机线圈7a、端环9、端环窗9a、盖凹部22a、

压缩机构部5、主轴承10、汽缸40、压缩腔40a、副轴承15、曲轴30、主轴31、偏心轴32、副轴33、活塞16、滑片18、阀装置12、排气消音器11、泵腔35、轴端入口35a、轴端出口36a、主轴供油孔31b、轴芯通道36、

排气管3、吸油管38、旋转腔20、旋转窗20a、气流控制板24、

冷凝器50、膨胀阀51、蒸发器52、储液罐53、吸气管54。

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。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“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明实施例的旋转压缩机，其中旋转压缩机可以为单缸压缩机或者多缸压缩机。

根据本发明实施例的旋转压缩机，配置排气管3的密封壳体2中收纳了由定子7和转子8构成的电动电机6、被转子8驱动的压缩机构部5和储油槽28，转子8具有贯穿其的转子气孔8a，也就是说，转子气孔8a在平行于转子8的旋转中心线的方向上贯穿转子8。

压缩机构部5包括对汽缸40内收纳的活塞16进行偏心旋转驱动的曲轴30，曲轴30具有贯穿其的轴芯通道36，轴芯通道36具有在曲轴30的两端开孔的轴端入口35a和轴端出口36a，轴端入口35a开孔于储油槽28，即储油槽28内的润滑油26可以从轴端入口35a进入到轴芯通道36中。需要进行说明的是，曲轴30上设有与轴芯通道36连通的径向孔，轴芯通道36内的润滑油26可以通过径向孔流向曲轴30的外周壁。

可以理解的是，压缩机构部5还包括主轴承10和副轴承15等元件，主轴承10和副轴承15支撑曲轴30，活塞16外套在曲轴30上，流到曲轴30的外周壁上的润滑油26可以润滑主轴承10、副轴承15和活塞16。

旋转压缩机还包括固定在转子8上的转子盖22，轴端出口36a和转子气孔8a的入口位于转子盖22内，润滑油26按照开孔于储油槽28的轴端入口35a、轴芯通道36、轴端出口36a、转子盖22、转子气孔8a的出口的方向流动。

转子8带动曲轴30转动时，由于转子气孔8a与轴端出口36a连通，因此轴芯通道36的内部压力下降，储油槽28内的润滑油26从轴端入口35a进入到轴芯通道36内，润滑油26从轴端出口36a排入到转子盖22内，然后从转子气孔8a的入口流入转子气孔8a，最后润滑油26从转子气孔8a的出口排出，在润滑油26流动的过程中，可以对转子8起到润滑和降温的作用。从转子气孔8a排出的润滑油26大部分掉落到储油槽28内。

从汽缸40排出的冷媒携带一部分润滑油26通过电机线圈7a的间隙和转子8的外周间隙流出到电动电机6的上部空间，在冷媒流动的过程中，冷媒被气化且一部分润滑油26从冷媒中分离出后掉落到储油槽28内。

根据本发明实施例的旋转压缩机，可以防止高流量运转条件下的急剧油排出，增加轴芯通道36的泵油量及泵扬程，可以防止转子8过热且可以改善油排出量。

在本发明的一些实施例中，转子气孔8a的出口连接于与转子8同步旋转的旋转腔20中，旋转腔20的外周壁配置气孔(如下述的旋转窗20a)。从而可以增加轴芯通道36的压力下降，增加进入到轴芯通道36内的润滑油26的油量，提高曲轴30的润滑效率。

在本发明的一些实施例中，转子盖22的中心具有盖凹部22a，排气管3的开孔端正对盖凹部22a设置。从而可以进一步降低油排出量。

进一步地，排气管3的伸入到密封壳体2内的部分上外套有气流控制板24，气流控制板24在转子盖22上的正投影完全覆盖盖凹部22a。从而可以进一步降低油排出量。

根据本发明实施例的制冷装置，包括根据本发明上述实施例的旋转压缩机。

根据本发明实施例的制冷装置，通过设置上述的旋转压缩机，可以防止高流量运转条件下的急剧油排出，增加轴芯通道36的泵油量及泵扬程，可以防止转子8过热且可以改善油排出量。

下面参考图1-图5详细描述根据本发明两个具体实施例的旋转压缩机。

实施例1：

图1和图2中，旋转压缩机的密封壳体2(以下简称壳体2)的内周壁上固定有电动电机6(以下简称电机6)、被电机6驱动的压缩机构部5。

配置于壳体2底部的储油槽28中，存入润滑油26(以下简称油26或油)。

压缩机构部5包括：固定于壳体2内周壁的主轴承10、汽缸40、副轴承15、与上述两个轴承滑动配合的曲轴30、被曲轴30驱动以偏心旋转的活塞16和往复运动的滑片18。主轴承10上配置收纳阀装置12的排气消音器11。

曲轴30由转子8固定，曲轴30包括：与主轴承10滑动配合的主轴31、与活塞16滑动配合的偏心轴32、与副轴承15滑动配合的副轴33。主轴承10和副轴承15分别配置螺旋状的油槽31a和油槽33a，偏心轴32上配置油槽32a。

将上下贯通曲轴30的轴芯通道36的下部增加通道内径以构成泵腔35。在曲轴30的两端具有轴端入口35a和轴端出口36a。轴端入口35a与开孔于储油槽28的吸油管38连接，轴端出口36a和转子气孔8a一起开孔于固定在转子8上端面的转子盖22内。

轴芯通道36的内径与泵腔35的内径相近，经由轴芯通道36，可从转子气孔8a的出口多排出油的排出量。在轴端入口35a和壳体2底面之间间隙小的设计中，可省略吸油管38。为了增加泵腔35的泵扬程能力，在泵腔35的内径压入螺旋状板，图示省略。

贯通转子8的4～8个转子气孔8a，是压缩机运转中过热的转子8的冷却孔。一般，电机为变频式DC电机，也多采用定速AC电机。

通过转子8的旋转，转子气孔8a下侧开孔端、与此连通的转子盖22和泵腔35的内部压力下降。如果转子气孔8a的旋转径一定，该压力下降量将与转子8的旋转速度和壳体2的压力(气体密度)成比例。因此，其特点是，壳体2的内压在高压侧的旋转压缩机，转子气孔8a旋转产生的压力下降量大。

如上所述，因为泵腔35与转子气孔8a的开孔端连通，泵腔35的压力(Pa)与旋转的转子气孔8a的开孔端压力(Pt)相当，Pa＝Pt。例如，曲轴30的旋转数是20rps，壳体2内压(Pc)与泵腔35压力(Pa)的差压ΔP＝Pc-Pa是500Pa，通过该差压ΔP，泵腔35的泵扬程大约上升5.5cm。如果旋转压缩机是1.5HP级，可搭载到家用空调机上。

图2，把存入储油槽28中的油26的初期油面看作OL1，通过其后的冷媒注入，冷媒溶解到油26中，油面上升、变为OL2，比图2中汽缸40的中央高一些。溶解到油26中的冷媒量，在压缩机停止时和运转时不相同，在通常10～40％的范围中，成为储油槽28的油面和油粘度的变动要因。

稳定运转时的储油槽油面，一般在OL1和OL2间变动；而在长时间停止后的起动之后或大量的液体冷媒返回的除霜运转中，因为吸入压力高，所以压缩腔40a排出的排出冷媒量变为最大。该运转条件，称为高流量运转条件。

压缩腔的排气孔在电机下侧，在没有转子盖且轴端出口开孔于电机上腔的以往设计中，高流量运转条件下，压缩腔的大量冷媒，从电机下侧通过到电机上腔。通过此时发生的电机通过阻力，储油槽的压力变得比电机上腔的压力大。

假设此时的电机通过压力差为3000Pa，储油槽28的大量油通过曲轴的轴端入口、从轴端出口喷出，与冷媒一起、变为从排气管排出到制冷循环的排油量。该排油量，变为稳定运转时的排油量(约0.5％)的10倍以上，储油槽的油量急剧下降，图2的OL1大幅度下降，如变为OL3。

本发明中，曲轴30的轴端出口36a被转子盖22密封，轴端出口36a的压力与电机下侧的压力相当，不会从压缩腔40a发生冷媒排出。因此，在高流量运转条件中，储油槽28的油面大幅度下降的现象，可得到原理性的回避。上述排油量的0.5％，是相对冷媒循环量的比率，一般称为OCR(油循环比)。

其次，因为储油槽28的油面下降、或曲轴30的20rps等旋转速度下降，泵腔35的泵扬程变少，首先，给主轴供油孔31b的供油不足，会出现油到达不了油槽31a上端的问题。也就是说，是泵扬程到达不了图2所示油面OLp的原因。

实施例1，假设20rps旋转速度的差压ΔP是500Pa，通过该差压、泵腔35的泵扬程大约上升5.5cm，可充分上升至OLp。也就是说，通过转子气孔8a的旋转而使得压力下降，从而泵扬程变高。

其次，转子8是压缩机中最高温的，油29和转子8的温度差一般在30℃以上。因此，U转弯转子盖22的油与转子气孔8a接触后，溶解到油中的冷媒(10～40％)气化、冷却转子8。通过转子气孔8a、大幅度降低冷媒溶解的油，落到储油槽28中，从而被回收。

气化、减少油量的冷媒，通过电机线圈7a的间隙和转子8的外周间隙(气孔间隙)，流出到电机6的上部空间。充分脱油的气体冷媒从排气管3排出到冷媒循环的冷凝器50中，按照膨胀阀51、蒸发器52、储液罐53、吸气管54的顺序，返回到压缩腔40a中。因此，可在规格内管理OCR。

这样一来，实施例1，

(1)通过不在电机6的上部空间开孔轴端出口36a，可防止高流量运转条件下的急剧油排出；

(2)通过转子气孔8a的旋转，可降低泵腔35的压力，增加泵油量及泵扬程；

(3)防止转子8的过热，可改善油排出量。

实施例2：

图3和图4所示的实施例2，与实施例1相比，为了增加泵腔的压力下降，在转子气孔8a的出口追加旋转腔20。在旋转腔20的外周壁上，配置多个圆柱形的旋转窗20a。

被转子铆钉8b固定到转子8下端的旋转腔20位于主轴承10的轴承上端附近的外周。该旋转间隙(C)，为了防止气体泄漏，设计到0.2mm以下。实施例2，旋转窗20的旋转径比转子气孔8a的旋转径大，通过加工旋转窗20的孔径和形状，与实施例1相比、可增大泵腔35的压力下降。

在储油槽28的油面从汽缸40下端(OL1)到中央附近(OL2)稳定的条件下，与实施例1相同，上升泵腔35的油26，从轴芯通道36、经过轴端出口36a，从转子盖22、面向多个转子气孔8a落下、返回到旋转腔20中，从旋转窗20a、向电机线圈7a的内侧飞散。

图5，是配有端环9的交流电机转子8中具有转子盖22和旋转腔20的设计例。转子盖22通过配置在端环9上的转子铆钉8b固定到转子8上。旋转腔20固定到下侧的端环9上。下侧的端环9配置有与图4所示的旋转窗20a相当数量的多个端环窗9a。

盖凹部22a是在转子盖22中心冲压成型的凹部，气流控制板24固定的排气管3的入口面向盖凹部22a开孔。盖凹部22a通过旋转的转子盖22、静止的气流控制板24的整流效果，可防止比气体冷媒质量大的油流入到排气管3中，发挥降低从排气管3排出的排油量的效果。图1和图3所示的转子盖22，是与图5所示的转子盖22相同的设计。

本发明的旋转压缩机可搭载到空调、制冷装置、热水器等上。另外，旋转压缩机还可以是活塞旋转卧式旋转压缩机、活塞及滑片一体的摇动式旋转压缩机、活塞及滑片一体的卧式旋转压缩机。

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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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 (5)

1.一种旋转压缩机，其特征在于，配置排气管的密封壳体中收纳了由定子和转子构成的电动电机、被所述转子驱动的压缩机构部和储油槽，所述转子具有贯穿其的转子气孔；

所述压缩机构部包括对汽缸内收纳的活塞进行偏心旋转驱动的曲轴，所述曲轴具有贯穿其的轴芯通道，所述轴芯通道具有在所述曲轴的两端开孔的轴端入口和轴端出口；

所述旋转压缩机还包括固定在所述转子上的转子盖，所述轴端出口和所述转子气孔的入口位于所述转子盖内，润滑油按照开孔于所述储油槽的所述轴端入口、所述轴芯通道、所述轴端出口、所述转子盖、所述转子气孔的出口的方向流动。

2.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于，所述转子气孔的出口连接于与所述转子同步旋转的旋转腔中，所述旋转腔的外周壁配置气孔。

3.根据权利要求1所述的旋转压缩机，其特征在于，所述转子盖的中心具有盖凹部，所述排气管的开孔端正对所述盖凹部设置。

4.根据权利要求3所述的旋转压缩机，其特征在于，所述排气管的伸入到所述密封壳体内的部分上外套有气流控制板，所述气流控制板在所述转子盖上的正投影完全覆盖所述盖凹部。

5.一种制冷装置，其特征在于，包括根据权利要求1-4中任一项所述的旋转压缩机。