CN107387409B - 变频螺杆压缩机及空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频螺杆压缩机及空调，涉及压缩机领域，用以提高压缩机的能效。该变频螺杆压缩机包括机体、滑阀机构和隔板，滑阀机构和隔板相连且都设于机体内部，隔板被构造为在变频螺杆压缩机的内压大于外压时在内压作用下带动滑阀机构朝着减小内压的方向移动、在内压小于外压时在外压作用下带动滑阀机构朝着增加内压的方向移动。上述技术方案，用以自动匹配内外压力，使压缩机转子压缩后内压和排气后外压力相等，使得压缩机所做的无用功最少，能效最高。

Description

变频螺杆压缩机及空调

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体涉及一种变频螺杆压缩机及空调。

背景技术

参见图1，变频螺杆压缩机通过调节转速来调节压缩机的负荷，电机10为变频电机，电机10转速可调，电机10直接驱动螺杆压缩机阳转子转动。当电机10的转速高时，转子30的转速也会变高，压缩机的排气量就会变高；当电机10转转速低时，转子30的转速也会变低，压缩机的排气量就会变小。

滑阀20是变频螺杆压缩机的重要组成部分，其用于调节变频螺杆压缩机的内容积比。参见图1和图2，滑阀20由油活塞40驱动，滑阀20和油活塞40之间通过连杆刚性连接，油活塞腔处于一个密封腔内，该密封腔设有进油孔41和出油孔42。通过检验外压力和压缩机的内压力调节进油量、出油量以移动滑阀，调节螺杆压缩机排气口的压力。当螺杆压缩机的内压与外压相等时，螺杆压缩机既不处于过压压缩状态也不处于欠压压缩状态，此时螺杆压缩机的效能最高。为了使得螺杆压缩机的内压和外压始终相等，需要调节滑阀的位置。

具体来说，以图1所示方向为例，当滑阀20向右移动时，转子压缩气体行程变长，排气内压力变高；当滑阀20向左移动时，转子压缩气体行程变短，排气内压力变小。所以当外压比内压力大时，滑阀20需要向左移动，此时需要打开进油孔41。当外压比内压力小时，滑阀20需要向右移动，此时需要打开出油孔42，密封腔内的油要排出来，最终达到外压力和内压力平衡。图1中箭头标注了进油、出油的位置。

为获知何时打开进油孔41、何时打开出油孔42，需要增加一套检测外压力和内压力的设备。外压力检测设备一般放在压缩机排气口位置，内压力检测设备设置在压缩机滑阀排气终了位置。如图2示出了滑阀结构的内压力测点B。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：现有技术中所采用液压油和压力检测元件共同配合调节使得内压和外压相等，该方式非常复杂。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种变频螺杆压缩机及空调，用以简便地实现变频压缩机内压和外压的相等，以提高压缩机能效。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种变频螺杆压缩机，包括机体、滑阀机构和隔板，所述滑阀机构和所述隔板相连且都设于所述机体内部，所述隔板被构造为在所述变频螺杆压缩机的内压大于外压时在所述内压作用下带动所述滑阀机构朝着减小所述内压的方向移动、在所述内压小于所述外压时在所述外压作用下带动所述滑阀机构朝着增加所述内压的方向移动。

在可选的实施例中，所述外压作用于所述隔板的第一端面，所述内压作用于所述隔板的第二端面，所述第一端面和所述第二端面的面积相等，所述第一端面朝向滑阀，所述第二端面远离所述滑阀。

在可选的实施例中，所述隔板的第一端面位于所述外压所属的第三腔体内，或者，所述隔板的第一端面所在的腔体与所述外压所属的第三腔体连通。

在可选的实施例中，所述隔板的第二端面所在的第二腔体与所述内压所属的第五腔体连通。

在可选的实施例中，所述滑阀机构包括滑阀、连接件和活塞，所述滑阀和所述活塞分别设于所述连接件的两端，所述滑阀与所述活塞的截面面积相同。

在可选的实施例中，所述滑阀远离所述活塞的第一端面受到的压力与所述活塞远离所述滑阀的第一端面受到的压力平衡；所述滑阀朝向所述活塞的第二端面受到的压力与所述活塞朝向所述滑阀的第二端面受到的压力平衡。

在可选的实施例中，所述滑阀的第一端面所在的第四腔体与所述活塞的第一端面所在的末端空腔连通，所述第四腔体的压力等于所述变频螺杆压缩机的吸气压力。

在可选的实施例中，所述滑阀的第二端面所在的第三腔体与所述活塞的第二端面所在的第一腔体连通。

在可选的实施例中，所述滑阀设有第一内孔，所述连接件设有第二内孔，所述第一内孔和所述第二内孔连通，且所述第一内孔与所述变频螺杆压缩机的压缩腔连通，所述第二内孔远离所述第一内孔的端部与所述第二腔体连通。

在可选的实施例中，所述滑阀设有多个内压孔，所述内压孔将所述第一内孔与所述压缩腔连通。

在可选的实施例中，所述第四腔体与所述末端空腔通过第一外部管路连通。

在可选的实施例中，所述第三腔体与所述第一腔体通过第二外部管路连通。

本发明另一实施例提供一种空调，包括本发明任一技术方案所提供的变频螺杆压缩机。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案提供的变频螺杆压缩机，能自动匹配内、外压力，使压缩机转子压缩后内压和排气后外压力相等，压缩机所做的无用功最少，能效最高；进一步地，上述技术方案，还可以根据压缩机运行过程中外压和内压的压差变化实时调整滑阀位置，不需要内压和外压检测设备，也不需要对油缸进行供油，具有结构简单，成本低，可靠性高的特点，且可以在变频螺杆压缩机上推广。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中变频螺杆压缩机结构示意图；

图2为图1中滑阀结构示意图；

图3为本发明实施例提供的变频螺杆压缩机结构示意图；

图4为图3中滑阀结构示意图；

图5为图3中滑阀的剖视示意图。

附图标记：

1、机体；2、滑阀机构；3、隔板；4、转子；5、第一外部管路；6、第二外部管路；21、滑阀；22、连接件；23、活塞；24、第一内孔；25、第二内孔；26、内压孔；27、封板；10、电机；20、滑阀；30、转子；40、油活塞；41、进油孔；42、出油孔。

具体实施方式

下面结合图3～图5对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

为了便于描述本实施例的技术方案，先结合图3对各部分加以介绍。参见图3，滑阀机构2、隔板3和转子4均设于机体1内部，从右至左，整个腔体被分为独立的末端腔体(P0腔)、第一腔体(P1腔)、第二腔体(P2腔)、第三腔体(P3腔)和第四腔体(P4腔)。P5腔位于滑阀机构2内部，P5腔内的压力等于内压，该P5腔与P2腔连通。第一腔体和第二腔体之间通过密封圈隔离。其中，滑阀21的第一内孔24和连接件22的第二内孔25连通，第一内孔24与螺杆压缩机的压缩腔连通，第一内孔24中的压力等于内压。第三腔体为排气腔，第三腔体(P3腔)内的压力等于外压。第三腔体和第一腔体通过第二外部管路6连通，第四腔体与末端空腔通过第一外部管路5连通。

参见图3，本发明实施例提供一种变频螺杆压缩机，包括机体1、滑阀机构2和隔板3。滑阀机构2和隔板3都设于机体1内部。隔板3与滑阀机构2连接，隔板3被构造为在变频螺杆压缩机的内压大于外压时在内压作用下带动滑阀机构2朝着减小内压的方向移动、在内压小于外压时在外压作用下带动滑阀机构2朝着增加内压的方向移动。

内压是指变频螺杆压缩机压缩后的高压，即P5。外压是指气体被变频螺杆压缩机压缩后排出后的压力，即P3。

在不考虑隔板3对滑阀机构2施加的力的前提下，滑阀机构2被构造为受到的总气体压力是平衡的。以本实施例提供的具体结构为例，滑阀机构2受到的总气体压力包括吸压腔的低压对滑阀21左端(即滑阀21的第一端面)施加的力、吸压腔低压对活塞23右端(即活塞23的第一端面)施加的力，P1腔对活塞23左端(即活塞23的第二端面)施加的力、P3腔对滑阀21右端(即滑阀21的第二端面)施加的力。这四个力是平衡的，意即这四个力的合力为零，滑阀机构2在这四个力的合力下保持静止。即除非有额外的其他力作用于滑阀机构2，否则滑阀机构2是不动的。本实施例中，即是通过隔板3向滑阀机构2传递力，在隔板3传递的力的作用下，滑阀机构2动作。

可以通过连通相对应气腔的方式，使得滑阀机构2受到的气体压力平衡，这样滑阀机构2受到的合力等于隔板3对之施加的作用力。

可以将内压腔和外压腔分别与隔板3相对的两个端面所在空腔连通，这样可以将内压和外压分别施加至隔板3相对的两个端面。作用力等于压强与作用面积的乘积。在面积相等的前提下，作用力的大小直接可以通过压强的大小体现。内压和外压均是指单位面积上的压力，亦可称为压强。

在变频螺杆压缩机的内压大于外压时，隔板3在内压作用下带动滑阀机构2朝着图3所示左侧移动，即朝着减小内压的方向移动。

在内压小于外压时，隔板3在外压作用下带动滑阀机构2朝着图3所示右侧移动，即朝着增加内压的方向移动。

参见图3，外压作用于隔板3的第一端面31，内压作用于隔板3的第二端面32，第一端面31和第二端面32的面积相等。

本实施例中，隔板3的第一端面31位于外压所在的第三腔体(P3腔)内，第三腔体内的压力等于外压。以图3所示方向为例，外压对隔板3的第一端面31施加向右的作用力。第二腔体(P2腔)内的压力等于内压，内压对隔板3的第二端面32施加向左的作用力。

隔板3的第一端面31和第二端面32的面积相等，根据力与压强的关系，若外压大，则滑阀机构2右移，滑阀机构2右移会使得内压增大，滑阀机构2持续移动直至内压和外压平衡。若内压大，则滑阀机构2左移，滑阀机构2左移会使得内压减小，滑阀机构2持续移动直至内压和外压平衡。

上述说明是以隔板3的第一端面31位于外压所属的第三腔体(P3腔)内为例，可以理解的是，可以通过适当的设置，使得隔板3的第一端面31所在的腔体与外压所属的第三腔体连通。比如在隔板3的第一端面所在的腔体与第三腔体之间设置固定不动的密封圈，这种方式也能实现通过隔板3的受力带动滑阀机构2的移动。

参见图3，隔板3的第二端面32所在的第二腔体(P2腔)与内压所属的第五腔体(P5腔)连通。这种方式能简便地实现隔板3的第二端面的受力等于内压。

参见图3，具体可采用下述方式实现隔板3的第二端面32所在的第二腔体(P2腔)与内压所属的第五腔体(P5腔)连通：滑阀21设有第一内孔24，连接件22设有第二内孔25，第一内孔24和第二内孔25连通，且第一内孔24与变频螺杆压缩机的压缩腔连通，第二内孔25远离第一内孔24的端部与第二腔体连通。连接件22可以呈杆状。

参见图4和图5，滑阀21设有多个内压孔26，内压孔26将第一内孔24与压缩腔连通。

内压孔26可布置一排。内压孔26数量多，可以减小孔气流损失。

上述技术方案提供的变频螺杆压缩机，能自动匹配内外压力的滑阀机构2，适用于变频螺杆压缩机。

参见图3，本实施例中，滑阀机构2包括滑阀21、连接件22和活塞23。滑阀21和活塞23分别设于连接件22的两端，滑阀21与活塞23的截面面积相同。将滑阀21与活塞23的尺寸设置的相同，可以直接通过压力大小反应受力大小，在压力相等时，两者受力的大小也是相同的。

本实施例中，采用以下方式实现滑阀机构2受到的气体压力平衡：滑阀21远离活塞23的第一端面受到的压力与活塞23远离滑阀21的第一端面受到的压力平衡；滑阀21朝向活塞23的第二端面受到的压力与活塞23朝向滑阀21的第二端面受到的压力平衡。

参见图3，本实施例中，滑阀21的第一端面所在的第四腔体与活塞23的第一端面所在的末端空腔连通，第四腔体的压力等于变频螺杆压缩机的吸气压力。上述方式使得滑阀机构2受到的吸力压力是平衡的。

参见图3，滑阀21的第二端面所在的第三腔体(P3腔)与活塞23的第二端面所在的第一腔体(P1腔)连通。上述方式使得滑阀机构2受到的外力是平衡的。

上述技术方案，通过将滑阀21和活塞23面积设置为相等，来控制滑阀21两端面的压力和活塞23两侧压力；通过内部气路结构，让滑阀21两侧的压力和活塞23两侧的压力相等，最终达到自动平衡，达到内压力和外压力平衡。

下面结合附图详细介绍本实施例所提供的变频螺杆压缩机实现内外压力自调节的过程。

如图4所示，在滑阀21的内压力测点处设有内压孔26，连通到滑阀21内部，内压孔26的数量可以为1个或者多个，孔的数量多可降低孔气流的压损。

如图3至图5所示，滑阀21内部开有第一内孔24，第一内孔24的左端被封板27密封，第一内孔24的另一端通过连接件22和活塞23连接。如图3所示，在连接件22上开有第二内孔25，使连接件22第二内孔25和P2腔连通。连接件22上安装有活塞23和隔板3，活塞23和隔板3都与连接件22刚性连接，目的是使得滑阀机构2可以随连接件22一起往复运动。

在机体1设有两个独立的腔室，分别安装活塞23和隔板3。当然，也可以把一个活塞腔通过其他办法隔开两个独立的活塞腔，只需要保证两个活塞腔不连通。活塞23和隔板3可以在壳体上油活腔做往复运动，活塞23可以把壳体上活塞腔分成多个腔体。本实施例通过在P1腔和P2腔的之间安装密封环，避免P2腔和P1腔通过连接件22外表面连通。这样保证P2腔是一个独立的腔体，只能通过连接件22上通孔与滑阀21的P5腔连通。

由于P5内压腔和和滑阀21上内压孔26连接，因此P5腔压力和P2腔压力相等，即P5＝P2。

P1腔体是一个独立的腔体，通过第二外部管路和P3腔体连通，所以P1腔体的压力和P3腔体的压力相等，即P1＝P3。

P0腔体也被活塞23分割成独立的腔体，通过第一外部管路和P4腔体连通，所以P0腔体的压力和P4腔体的压力相等，即P0＝P4。

图3中P3为外压。本实施例中，以图3为参照，作用力以向左为正、向右为负。S2为连接件22的横截面积。隔板3的横截面积S1、活塞23的横截面积S_活塞、滑阀21的横截面积S_滑阀满足以下关系：S_滑阀＝S_活塞＝S1。

滑阀21的轴向受力F1满足以下公式(1)：

F1＝P3*(S1-S2)-P4*S1 (1)

活塞23和隔板3的轴向受力为F2，F2满足以下公式(2)：

F2＝ -P3*(S1-S2)+P2*(S1-S2)-P1*(S1-S2)+P0*S1 (2)

由于P5＝P2，P3＝P1，P0＝P4，因此活塞23和隔板3整体的轴向受力F2满足以下公式(3)：

F2＝ -P3*(S1-S2)+P5*(S1-S2)-P3*(S1-S2)+P4*S1 (3)

将上述的公式(1)和公式(3)相加，得到如下的公式(4)：

F1+F2＝- P3*(S1-S2)+P5*(S1-S2)＝ (P5- P3) *(S1-S2) (4)

由公式(4)可知：

当内压比外压大时：P5>P3时，滑阀机构2向左运行，这时候由于滑阀21向左移动，转子压缩段的压力就会变小，P5的压力变小，最终P5＝P3时，F1+F2＝0，滑阀机构2平衡。

当内压比外压小时：P5<P3时，滑阀机构2向右运行，这时候由于滑阀21向右移动，转子压缩段的压力就会变大，P5的压力变大，最终P5＝P3时，F1+F2＝0，滑阀机构2平衡。

本发明另一实施例提供一种空调，包括本发明任一技术方案所提供的变频螺杆压缩机。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变频螺杆压缩机，其特征在于，包括机体(1)、滑阀机构(2)和隔板(3)，所述滑阀机构(2)和所述隔板(3)相连且都设于所述机体(1)内部，所述隔板(3)被构造为在所述变频螺杆压缩机的内压大于外压时在所述内压作用下带动所述滑阀机构(2)朝着减小所述内压的方向移动、在所述内压小于所述外压时在所述外压作用下带动所述滑阀机构(2)朝着增加所述内压的方向移动；

所述外压作用于所述隔板(3)的第一端面，所述内压作用于所述隔板(3)的第二端面，所述第一端面和所述第二端面的面积相等，所述第一端面朝向滑阀(21)，所述第二端面远离所述滑阀(21)；

所述隔板(3)的第一端面位于所述外压所属的第三腔体内，或者，所述隔板(3)的第一端面所在的腔体与所述外压所属的第三腔体连通；

所述隔板(3)的第二端面所在的第二腔体与所述内压所属的第五腔体连通。

2.根据权利要求1所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀机构(2)包括滑阀(21)、连接件(22)和活塞(23)，所述滑阀(21)和所述活塞(23)分别设于所述连接件(22)的两端，所述滑阀(21)与所述活塞(23)的截面面积相同。

3.根据权利要求2所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀(21)远离所述活塞(23)的第一端面受到的压力与所述活塞(23)远离所述滑阀(21)的第一端面受到的压力平衡；所述滑阀(21)朝向所述活塞(23)的第二端面受到的压力与所述活塞(23)朝向所述滑阀(21)的第二端面受到的压力平衡。

4.根据权利要求3所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀(21)的第一端面所在的第四腔体与所述活塞(23)的第一端面所在的末端空腔连通，所述第四腔体的压力等于所述变频螺杆压缩机的吸气压力。

5.根据权利要求3所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀(21)的第二端面所在的第三腔体与所述活塞(23)的第二端面所在的第一腔体连通。

6.根据权利要求2所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀(21)设有第一内孔(24)，所述连接件(22)设有第二内孔(25)，所述第一内孔(24)和所述第二内孔(25)连通，且所述第一内孔(24)与所述变频螺杆压缩机的压缩腔连通，所述第二内孔(25)远离所述第一内孔(24)的端部与第二腔体连通。

7.根据权利要求6所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述滑阀(21)设有多个内压孔(26)，所述内压孔(26)将所述第一内孔(24)与所述压缩腔连通。

8.根据权利要求4所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述第四腔体与所述末端空腔通过第一外部管路(5)连通。

9.根据权利要求5所述的变频螺杆压缩机，其特征在于，所述第三腔体与所述第一腔体通过第二外部管路(6)连通。

10.一种空调，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的变频螺杆压缩机。