CN107806410B - 旋转压缩机和空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种旋转压缩机和空调系统。该旋转压缩机包括压缩腔(1)和排液腔(2)，压缩腔(1)连通有吸液口(3)，排液腔(2)与压缩腔(1)通过第一排液口(4)连通，排液腔(2)连通有第二排液口(5)，液态工质从吸液口(3)依次流经压缩腔(1)、第一排液口(4)、排液腔(2)和第二排液口(5)。根据本发明的旋转压缩机，能够利用旋转压缩机替代液体泵使用，成本较低，工作效率高，有效提高系统能效。

Description

旋转压缩机和空调系统

技术领域

本发明属于空气调节技术领域，具体涉及一种旋转压缩机和空调系统。

背景技术

如图1所示，为一种用于高温密闭环境向大环境散热的装置，该装置包括 蒸发器1、冷凝器4、集液管6、蒸汽管2、液体泵3和贮液弯5。冷凝器4位 于蒸发器1上部，蒸发器1上部通过蒸汽管2和液泵3与冷凝器4连通，蒸发器1底部通过集液管6和贮液弯5与冷凝器4底部连通，装置内形成密闭空间 并充注流体工质。蒸发器1吸热后，其内液体工质汽化，在冷凝器4内散热给 周围空气后变为液体，经贮液弯5和集液管6流回蒸发器1。该液体泵3的作用为促使液体工质从冷凝器4向蒸发器1流回得更加顺畅。这样，就能将密闭机房7内部的热量散发到大气中，且提高工质蒸汽动能和冷凝器利用率，在较 大散热量范围内具有良好的散热性能。

现有的热管系统多采用普通液体泵对液态工质进行输送，当然甚至也有不 使用液体泵而直接利用高低落差直接实现液态工质进行循环的。然而，不使用 液泵，工质的流动效果不好，影响系统换热效率，使用普通的液泵，成本高， 且普通液泵效率低，密封效果不佳，系统能效较低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种旋转压缩机和空调系统，能 够利用旋转压缩机替代液体泵使用，成本较低，工作效率高，有效提高系统能 效。

为了解决上述问题，本发明提供一种旋转压缩机，包括压缩腔和排液腔， 压缩腔连通有吸液口，排液腔与压缩腔通过第一排液口连通，排液腔连通有第 二排液口，液态工质从吸液口依次流经压缩腔、第一排液口、排液腔和第二排 液口。

优选地，旋转压缩机包括气缸和滚子，滚子偏心设置在气缸内，并相对于 气缸可转动，滚子的外壁和气缸的内壁之间形成压缩腔。

优选地，气缸的侧壁上设置有吸液口。

优选地，气缸的底部设置有下法兰，下法兰内设置有排液腔，下法兰上设 置有第一排液口。

优选地，下法兰底部设置有盖板，下法兰包括开口朝向盖板的腔体，腔体 形成排液腔。

优选地，气缸的侧壁上滑动设置有滑片，滑片的一端抵接在滚子的外周， 气缸与滑片之间的高度间隙范围为0.02至0.05mm，且气缸和滚子的高度间隙 范围为0.02至0.05mm。

优选地，气缸和滚子的配合关系满足，0.04≤气缸内径－滚子外径+滚子 内径－偏心圆外径－偏心量×2≤0.1，其中偏心圆外径是指曲轴与滚子配合部 分的外圆直径，偏心量是指滚子的圆心相对于气缸的圆心的偏心量。

优选地，吸液口的直径d_吸和第二排液口的直径d_排满足：d_排≥0.8d_吸。

优选地，旋转压缩机还包括曲轴，曲轴外套设有上法兰，上法兰固定在气 缸上，曲轴与上法兰配合位置处的直径为d1，上法兰的轴孔直径为d3，d1和 d3满足0.01≤d3-d1≤0.05mm。

优选地，旋转压缩机还包括曲轴，下法兰套设在曲轴上，曲轴与下法兰配 合位置处的直径为d2，下法兰的轴孔直径为d4，d2和d4满足0.01≤d4-d2≤ 0.05。

优选地，气缸的侧壁上设置有滑片槽，滑片槽内滑动设置有滑片，滑片的 一端抵接在滚子的外周，滑片槽的厚度为L1，滑片的厚度为L2，L1和L2满 足0.01≤L1-L2≤0.05。

优选地，旋转压缩机还包括壳体，壳体顶部设置有冷却口。

优选地，壳体内设置有电机，压缩腔和/或排液腔与冷却口之间设置有供工 质对电机进行冷却的冷却通道。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调系统，包括旋转压缩机，该旋转 压缩机为上述的旋转压缩机。

优选地，空调系统还包括与旋转压缩机依次连接的蒸发器和冷凝器，蒸发 器设置在密闭空间内，旋转压缩机和冷凝器设置在密闭空间外，蒸发器连接至 旋转压缩机的第二排液口，冷凝器连接至旋转压缩机的吸液口。

优选地，当旋转压缩机包括壳体，壳体顶部设置有冷却口时，冷却口通过 旁通管路连接至蒸发器的出口端、冷凝器的进口端或者蒸发器和冷凝器之间的 管路上。

本发明提供的旋转压缩机，包括压缩腔和排液腔，压缩腔连通有吸液口， 排液腔与压缩腔通过第一排液口连通，排液腔连通有第二排液口，液态工质从 吸液口依次流经压缩腔、第一排液口、排液腔和第二排液口。该旋转压缩机可 以通过压缩腔吸液，通过排液腔排液，因此能够代替液体泵来使用，成本较低， 密封性能好，工作性率高，可以有效提高系统能效，降低耗电量，节省能源。

附图说明

图1是现有技术中的气缸的空调系统的原理结构图；

图2是本发明实施例的压缩机的剖视结构图；

图3是本发明实施例的压缩机的曲轴、上法兰和下法兰的分解结构示意图；

图4是本发明实施例的压缩机的气缸的结构示意图；

图5是本发明实施例的压缩机的气缸的分解结构示意图；

图6是本发明实施例的空调系统的原理结构图；

图7是本发明实施例的空调系统的工质流动示意图。

附图标记表示为：

1、压缩腔；2、排液腔；3、吸液口；4、第一排液口；5、第二排液口；6、 气缸；7、滚子；8、下法兰；9、盖板；10、滑片；11、曲轴；12、上法兰； 13、滑片槽；14、壳体；15、冷却口；16、电机；17、旋转压缩机；18、蒸发 器；19、冷凝器；20、密闭空间；21、贮液弯；22、旁通管路。

具体实施方式

结合参见图1至图7所示，根据本发明的实施例，旋转压缩机包括压缩腔 1和排液腔2，压缩腔1连通有吸液口3，排液腔2与压缩腔1通过第一排液口 4连通，排液腔2连通有第二排液口5，液态工质从吸液口3依次流经压缩腔1、 第一排液口4、排液腔2和第二排液口5。

该旋转压缩机可以通过压缩腔吸液，通过排液腔排液，因此能够代替液体 泵来使用，成本较低，密封性能好，工作性率高，可以有效提高系统能效，降 低耗电量，节省能源。

本发明的旋转压缩机，与现有的旋转压缩机不同，并不压缩气态工质，而 是将液态工质从吸液口引入到压缩腔内，然后利用压缩腔的旋转压缩动力将液 态工质压出旋转压缩机，液态工质的流动路径与现有的气态工质的流动路径也 并不相同，并不经过排气口，而是直接经由与压缩腔连通的排液腔排出，液态 工质的流动路径较短。由于液态工质具有不可压缩性，因此，本发明的旋转压 缩机在利用压缩腔的旋转压缩功能将液态工质压出压缩腔的过程中，可以为液 态工质提供输送动力，实现液体泵所具有的功能。在这个工程中，液态工质直 径从吸液口3依次流经压缩腔1、第一排液口4、排液腔2和第二排液口5后排出旋转压缩机，不经过旋转压缩机的排气口，液态工质流程短，输送效率高，能够提高输送动能，降低系统总体成本。由于旋转压缩机无需排气口进行排气， 因此可以不设置排气口，能够节约成本。

在本实施例中，旋转压缩机包括气缸6和滚子7，滚子7偏心设置在气缸 6内，并相对于气缸6可转动，滚子7的外壁和气缸6的内壁之间形成压缩腔 1。气缸6的侧壁上滑动设置有滑片10，滑片10的一端抵接在滚子7的外周， 从而可以将压缩腔1通过滑片10分隔为吸液腔和出液腔，在滚子7转动的过 程中，吸液腔和出液腔的容积改变，在出液腔容积变小的过程中，出液腔内的 液态工质被压出到排液腔2内，然后从排液腔2内排出。

优选地，气缸6的侧壁上设置有吸液口3，液态工质可以直径经吸液口3 进入到气缸6的吸液腔内，然后在滚子7转动的过程中，吸液腔转换为出液腔， 从而将液态工质排入到排液腔2内。吸液口3也可以设置在与气缸6的上端或 者下端配合的结构上，或者是其他的可以将液态工质引入到气缸6的压缩腔1 内的结构上。

优选地，气缸6的底部设置有下法兰8，下法兰8内设置有排液腔2，下 法兰8上设置有第一排液口4。下法兰一般直接与气缸6接触，因此，在下法 兰上设置排液腔2和第一排液口4，能够进一步缩短液态工质流程，使得液态 工质在流动过程中能够更好地保持液态，不会发生气化，同时能够提高滚子7 转动过程中所产生的排液动力的利用效率，提高旋转压缩机的输液能力。

优选地，下法兰8底部设置有盖板9，下法兰8包括开口朝向盖板9的腔 体，腔体形成排液腔2。在本实施例中，由于在下法兰8的底部设置有用于密封的盖板9，因此可以将下法兰8加工为一侧开口的结构，更加方便进行排液 腔2的加工，加工效率更高，加工成本更低。

优选地，气缸6与滑片10之间的高度间隙范围为0.02至0.05mm，且气 缸6和滚子7的高度间隙范围为0.02至0.05mm。更优选地，该高度间隙范围 为大于0.025且小于或等于0.05mm。由于一般的旋转压缩机是压缩气体，且压 差比较大。因此如果高度间隙设置较大，会导致泄露严重，旋转压缩机能效较 低，如果高度间隙设置的过小，则由于零件加工精度问题，会导致消耗功率较高。而在本实施例中，由于旋转压缩机用于泵输液体，压差较小，且液体不易 发生泄漏，因此可以放大高度间隙，以降低旋转压缩机功耗，同时也可以降低 气缸6、滑片10和滚子7的加工精度要求，降低加工成本，提高加工效率。

优选地，气缸6和滚子7的配合关系满足，0.04≤气缸内径－滚子外径+ 滚子内径－偏心圆外径－偏心量×2≤0.1，其中偏心圆外径是指曲轴与滚子配 合部分的外圆直径，即图3中所示的d5，偏心量是指滚子的圆心相对于气缸的圆心的偏心量。更优选地，0.06＜气缸内径－滚子外径+滚子内径－偏心圆外 径－偏心量×2≤0.1。一般的旋转压缩机，要求气缸和滚子的配合精度较高，从而防止在气缸6和滚子7的配合位置处间隙过大，导致泄漏过大，影响旋转 压缩机的工作效率。同时，如果该间隙过小，则会造成旋转压缩机消耗功率偏 高。而本实施例中的旋转压缩机，由于是用来泵输液体，因此压差很小，工质 泄漏对旋转压缩机的性能影响较小，因此可以降低对气缸和滚子的配合精度要求，加大气缸和滚子的配合间隙，从而在保证旋转压缩机工作性能的基础上降 低旋转压缩机的功率消耗。

优选地，吸液口的直径d_吸和第二排液口的直径d_排满足：d_排≥0.8d_吸。常 规的旋转压缩机，由于是对气体工质进行压缩做功，吸入低压工质，经过压缩 后，工质体积减小。因此一般地，吸气通道要比排气通道大很多，一般为吸气 通道面积为排气通道面积的1.5至2倍，甚至更大。而在本申请中，旋转压缩机用于泵输液体，由于液体的不可压缩特性，为了压缩机的吸液和排液都能比 较顺畅，两个通道都应设置的比较大，且两者相当。如果像常规旋转压缩机一 样，会导致吸入的液体排出不顺畅，进而导致压缩机功率急剧上升，甚至损坏 泵体。

常规的旋转压缩机，从气缸吸气，经过压缩后，经过设置在法兰上的排气 口排出至泵体外部壳体内部位置，然后再经过电机对电机冷却后，排出至系统 冷凝器。常规压缩机的作用是将低温低压的气态工质压缩成高温高压的气体工 质。经过压缩后，气体密度变大，即比体积减小。因此吸气通道比排气通道大， 因为吸气通道过小会导致气缸吸气不足，吸气阻力变小。而泵体内部的排气通道如果设置过大，会导致余隙容积增大，压缩机能效低。

本申请的旋转压缩机，用于泵输液体，由于系统冷凝器和蒸发器的压力基 本相当，且液体不可压缩，因此，液态工质经过压缩机前后，压力基本相当， 比体积基本未发生变化。因此吸液口3和第二排液口5的大小要求是基本相当的。如果吸液口3设置过小，会导致气缸6吸入的液体不能顺畅的排出排液腔， 会对泵体造成损害。由于泵输液体前后，液体压力基本相当，液体比体积基本 无变化，因此余隙容积对本方案旋转压缩机性能影响不大。

上述的d吸是指整个吸液口3中直径最小位置处的直径，d排是指整个第 二排液口5中直径最小位置处的直径。

优选地，旋转压缩机还包括壳体14，壳体14顶部设置有冷却口15。在旋 转压缩机工作过程中，在本体间隙位置处往往会发生液态工质泄漏，这一部分 液态工质在泄漏出来之后，在壳体14内挥发生气态工质，气态工质在上升过 程中会经过电机16，对电机16形成冷却降温，从而避免电机16工作过程中温 度过高造成损坏。对电机16形成冷却降温后的气态工质上行，汇聚在壳体14 顶部的冷却口15处，并从冷却口15处流出。

优选地，旋转压缩机还包括曲轴11，曲轴11外套设有上法兰12，上法兰 12固定在气缸6上，曲轴11与上法兰12配合位置处的直径为d1，上法兰12 的轴孔直径为d3，d1和d3满足0.01≤d3-d1≤0.05mm。

优选地，旋转压缩机还包括曲轴11，下法兰8套设在曲轴11上，曲轴11 与下法兰8配合位置处的直径为d2，下法兰8的轴孔直径为d4，d2和d4满足 0.01≤d4-d2≤0.05。

优选地，气缸6的侧壁上设置有滑片槽13，滑片槽13内滑动设置有滑片 10，滑片10的一端抵接在滚子7的外周，滑片槽13的厚度为L1，滑片10的 厚度为L2，L1和L2满足0.01≤L1-L2≤0.05。

通过上法兰与曲轴之间的间隙；和/或下法兰与曲轴之间的间隙；和/或滑 片与气缸之间的间隙中的一个或者多个间隙，能够形成液态工质泄漏的泵体间 隙，通过这些泵体间隙，可以有效地保证液态工质泄漏至壳体14内，并流经 电机16对电机16进行冷却降温。

通过设定上述间隙的范围，可以避免间隙过小无法保证液态工质有效泄 露，对电机16进行有效降温，也可以避免间隙过大导致对上述结构的配合造 成过大影响，影响泵体的运行。

优选地，壳体14内设置有电机16，压缩腔1和/或排液腔2与冷却口15 之间设置有供工质对电机16进行冷却的冷却通道。在本实施例中，为了更加 充分地保证壳体14内流过足量的气态工质，以保证对电机16进行有效降温，在泵体组件上专门设置了供液态工质流动以对电机16进行冷却降温的冷却通 道，该冷却通道可以经过电机16，液态工质在流动过程中，会吸收电机16所 产生的热量而气化，从而能够更好地吸收电机16产生的热量，降温效果更好。 由于冷却通道一般的截面面积较小，可供流动的工质量也较少，因此不会对旋转压缩机的液态工质输送造成过大影响，不会影响旋转压缩机的泵液性能。

上述的工质例如为冷媒或水等。

根据本发明的实施例，空调系统包括旋转压缩机17，该旋转压缩机17为 上述的旋转压缩机。

在本实施例中，空调系统还包括与旋转压缩机17依次连接的蒸发器18和 冷凝器19，蒸发器18设置在密闭空间20内，旋转压缩机17和冷凝器19设置 在密闭空间20外，蒸发器18连接至旋转压缩机17的第二排液口5，冷凝器 19连接至旋转压缩机17的吸液口3。

冷凝器19位于蒸发器18上部，蒸发器18上部通过蒸汽管和旋转压缩机 17与冷凝器19连通，蒸发器18底部通过集液管和贮液弯21与冷凝器19底部 连通，装置内形成密闭流路并充注流体工质。其特点是，蒸发器18所处的密 闭空间20内的温度比冷凝器19所处的大环境温度高。蒸发器18吸热后，其 内液体工质汽化，在冷凝器19内散热给周围空气后变为液体，经贮液弯21和 集液管流回蒸发器18。该旋转压缩机的作用为促使液体工质从冷凝器19向蒸 发器18流回得更加顺畅。这样，就能将密闭空间20内部的热量散发到大气中， 且提高工质蒸汽动能和冷凝器利用率，在较大散热量范围内具有良好的散热性 能。

优选地，当旋转压缩机17包括壳体14，壳体14顶部设置有冷却口15时， 冷却口15通过旁通管路22连接至蒸发器18的出口端、冷凝器19的进口端或 者蒸发器18和冷凝器19之间的管路上。旋转压缩机17内的泵体组件的间隙泄露出的工质对电机16冷却之后气化，气化的工质经冷却口15和旁通管路22 之后到达蒸发器18和冷凝器19之间的位置，然后与蒸发器18吸热蒸发为气 态的工质混合之后一同流动至冷凝器19进行冷凝降温，再次参与到空调系统 的降温中。

旁通管路22在蒸发器18和冷凝器19之间的连接位置以靠近旋转压缩机 为准，以便减少管路长度，降低管路成本。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可 以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种空调系统，其特征在于，包括旋转压缩机（17），所述旋转压缩机（17）包括压缩腔（1）和排液腔（2），所述压缩腔（1）连通有吸液口（3），所述排液腔（2）与所述压缩腔（1）通过第一排液口（4）连通，所述排液腔（2）连通有第二排液口（5），液态工质从所述吸液口（3）依次流经压缩腔（1）、第一排液口（4）、排液腔（2）和第二排液口（5）；所述旋转压缩机还包括壳体（14），所述壳体（14）顶部设置有冷却口（15）；

所述旋转压缩机包括气缸（6）和滚子（7），所述滚子（7）偏心设置在所述气缸（6）内，并相对于所述气缸（6）可转动，所述滚子（7）的外壁和所述气缸（6）的内壁之间形成所述压缩腔（1）；所述气缸（6）的侧壁上设置有所述吸液口（3）；所述气缸（6）的底部设置有下法兰（8），所述下法兰（8）内设置有所述排液腔（2），所述下法兰（8）上设置有所述第一排液口（4）；

所述空调系统还包括与所述旋转压缩机（17）依次连接的蒸发器（18）和冷凝器（19），所述蒸发器（18）设置在密闭空间（20）内，所述旋转压缩机（17）和所述冷凝器（19）设置在密闭空间（20）外，所述蒸发器（18）连接至所述旋转压缩机（17）的第二排液口（5），所述冷凝器（19）连接至所述旋转压缩机（17）的吸液口（3）；

所述冷却口（15）通过旁通管路（22）连接至所述蒸发器（18）的出口端、所述冷凝器（19）的进口端或者所述蒸发器（18）和所述冷凝器（19）之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述下法兰（8）底部设置有盖板（9），所述下法兰（8）包括开口朝向所述盖板（9）的腔体，所述腔体形成所述排液腔（2）。

3.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述气缸（6）的侧壁上滑动设置有滑片（10），所述滑片（10）的一端抵接在所述滚子（7）的外周，所述气缸（6）与滑片（10）之间的高度间隙范围为0.02至0.05mm，且气缸（6）和滚子（7）的高度间隙范围为0.02至0.05mm。

4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述气缸（6）和滚子（7）的配合关系满足，0.04≤气缸内径－滚子外径＋滚子内径－偏心圆外径－偏心量×2≤0.1，其中偏心圆外径是指曲轴与滚子配合部分的外圆直径，偏心量是指滚子的圆心相对于气缸的圆心的偏心量。

5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述吸液口（3）的直径d_吸和所述第二排液口（5）的直径d_排满足：d_排≥0.8d_吸。

6.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述旋转压缩机还包括曲轴（11），所述曲轴（11）外套设有上法兰（12），所述上法兰（12）固定在所述气缸（6）上，所述曲轴（11）与所述上法兰（12）配合位置处的直径为d1，所述上法兰（12）的轴孔直径为d3，d1和d3满足0.01≤d3-d1≤0.05mm。

7.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述旋转压缩机还包括曲轴（11），所述下法兰（8）套设在所述曲轴（11）上，所述曲轴（11）与所述下法兰（8）配合位置处的直径为d2，所述下法兰（8）的轴孔直径为d4，d2和d4满足0.01≤d4-d2≤0.05。

8.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述气缸（6）的侧壁上设置有滑片槽（13），滑片槽（13）内滑动设置有滑片（10），所述滑片（10）的一端抵接在所述滚子（7）的外周，所述滑片槽（13）的厚度为L1，所述滑片（10）的厚度为L2，L1和L2满足0.01≤L1-L2≤0.05。

9.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述壳体（14）内设置有电机（16），所述压缩腔（1）和/或所述排液腔（2）与所述冷却口（15）之间设置有供所述工质对所述电机（16）进行冷却的冷却通道。