CN108894987B - 一种变容转子压缩机以及调温装置 - Google Patents

Abstract

一种变容转子压缩机以及调温装置，变容转子压缩机包括：泵体，内设有至少一个圆柱状密封腔体；以及转子，设于所述腔体内，为转动中心与所述腔体同轴的凸轮，所述凸轮与所述腔体在转动过程中始终相切接触；所述腔体的至少一个轴向端部设置有与其连通的变容腔室，所述变容腔室内设有可在其中沿泵体轴向移动的活动板；所述泵体上还设有连通所述变容腔室的分布在所述活动板轴向两侧的冷媒通道，所述冷媒通道分别输入冷媒介质以驱动所述活动板向另一侧移动。

Description

一种变容转子压缩机以及调温装置

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种变容转子压缩机以及调温装置。

背景技术

空调器在工作中，为了达到室内温度的舒适性和节能的目的，将空调器设计成在一定情况下制冷量根据需要而改变，这个功能要求是通过调节空调器中的压缩机排气量变化来实现的。目前，在较大的制冷量空凋器中采用变容压缩机来完成这个任务，变容压缩机是通过压缩机泵体内特殊的排气阀的开闭，来实现压缩机排气量的变化，达到空调器制冷量的改变。

目前，常见的变容压缩机有：转子式变容压缩机和涡旋式变容压缩机。转子变容压缩机容量调节技术主要是采用减少一部分压缩腔容积。由于转子压缩机只有一个压缩腔，在压缩腔上开设旁通结构成为主流的研究方向。在距离压缩机吸气口一定角度开设旁通孔，将压缩机吸气与之连通，压缩机转子在转过吸气口并开始压缩时，该旁通孔会持续工作。一直到压缩机转子完全转过旁通孔后，才正式开始压缩，此时压缩机的实际排量小于传统单缸压缩机的月牙形容积，实现了压缩机容量的调节。此种结构的优点是结构相对简单，变容后的有效容积可以自行设计，且范围较宽。缺点为旁通孔工作时，由于不能及时泄压，压缩机依然会产生一部分功耗，在部分负荷运行时，压缩机效率会受到影响。

当然，现有技术中也具有通过更改滑片状态以达到变容目的转子压缩机，例如通过设置电磁或者机械结构控制滑片脱离转子表面，使得吸气腔与压缩腔连通的方式实现转子压缩机的变容。但该转子压缩机结构复杂，需要额外设置控制滑片运动的电气结构，对泵体结构改动较大，成本较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的变容转子压缩机的变容结构复杂对泵体改动较大的缺陷，从而提供一种结构简单，适用性高的变容转子压缩机及调温装置。

为此，本发明的技术方案如下：

一种变容转子压缩机，其包括：

泵体，内设有至少一个圆柱状密封腔体；以及

转子，设于所述腔体内，为转动中心与所述腔体同轴的凸轮，所述凸轮与所述腔体在转动过程中始终相切接触；

所述腔体的至少一个轴向端部设置有与其连通的变容腔室，所述变容腔室内设有可在其中沿泵体轴向移动的活动板；

所述泵体上还设有连通所述变容腔室的分布在所述活动板轴向两侧的冷媒通道，所述冷媒通道分别输入冷媒介质以驱动所述活动板向另一侧移动。

进一步地，所述泵体上还设有至少连通至所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧变容腔室的泄压口；所述泄压口连通所述变容腔室以允许所述活动板克服位于所述活动板背对侧变容腔室中的流体压力向远离密封腔体一侧移动。

进一步地，所述泵体由至少一个筒状气缸以及设置在所述气缸端部的法兰构成，与所述气缸内腔的一个端部对应的所述气缸和/或所述法兰上设置有所述变容腔室。

进一步地，所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向内侧凹陷的所述变容腔室，或者所述法兰上连接所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向外侧凹陷的所述变容腔室。

进一步地，所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向内侧凹陷的气缸凹槽，所述法兰上连接所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向外侧凹陷的法兰凹槽，所述气缸凹槽和所述法兰凹槽共同构成所述变容腔室。

进一步地，所述法兰上设有与所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通的第一冷媒通道，所述气缸上设有与所述活动板轴向朝向所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通的第二冷媒通道。

进一步地，所述第二冷媒通道包括设于所述气缸端部的与所述活动板表面接触的环形凹槽。

进一步地，所述气缸上还设有与所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通的泄压通道，所述泄压口连通所述泄压通道，所述泄压通道内的冷媒压力低于所述第二冷媒通道中的冷媒压力。

进一步地，至少在所述泄压通道上设有控制其通断的阀门。

进一步地，所述泄压通道与所述第一冷媒通道交汇连接于所述变容腔室的上游，在所述泄压通道与所述第一冷媒通道的交汇处设有双向控制阀门。

进一步地，所述泄压通道连通至所述气缸的进气通道。

一种调温装置，其包括如上述任意一项所述的变容转子压缩机。

进一步地，所述调温装置为空调或冰箱。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的变容转子压缩机，其包括：泵体，内设有至少一个圆柱状密封腔体；以及转子，设于腔体内，为转动中心与腔体同轴的凸轮，凸轮与腔体在转动过程中始终相切接触；腔体的至少一个轴向端部设置有与其连通的变容腔室，变容腔室内设有可在其中沿泵体轴向移动的活动板；泵体上还设有连通变容腔室的分布在活动板轴向两侧的冷媒通道，冷媒通道分别输入冷媒介质以驱动活动板向另一侧移动。通过设置有变容腔室以及在变容腔室内活动运动的活动板，通过向活动板两侧输入高压冷媒控制活动板的移动方向，由此切换气缸的空转状态或正常工作状态，本发明的变容结构简单，且对泵体本身的结构改动较小，具有较高的适用性。

2.本发明提供的变容转子压缩机，泵体上还设有至少连通至活动板轴向背对密封腔体一侧变容腔室的泄压口；泄压口连通变容腔室以允许活动板克服位于活动板背对侧变容腔室中的流体压力向远离密封腔体一侧移动。通过设置有允许低压冷媒进入的泄压口，允许活动盖板背对密封腔室一侧的变容腔室的泄压，有利于活动板朝向密封腔室侧的冷媒通道的冷媒驱动活动板顺利移动，降低冷媒驱动活动板移动的阻力。

3.本发明提供的变容转子压缩机，泵体由至少一个筒状气缸以及设置在气缸端部的法兰构成，与气缸内腔的一个端部对应的气缸和/或法兰上设置有变容腔室。既可在气缸的轴向端部设有向气缸轴向内侧凹陷的变容腔室，或者在法兰上连接气缸的轴向端部设有向气缸轴向外侧凹陷的变容腔室；也可以在气缸的轴向端部设有向气缸轴向内侧凹陷的气缸凹槽，法兰上连接气缸的轴向端部设有向气缸轴向外侧凹陷的法兰凹槽，气缸凹槽和法兰凹槽共同构成变容腔室。本发明的变容结构，可通过在气缸和/或法兰端部设置有变容腔室和活动板实现，仅需对气缸端部结构或者法兰端部结构仅需微调，且其具有较高的适用性。

4.本发明提供的变容转子压缩机，法兰上设有与活动板轴向背对密封腔体一侧的变容腔室连通的第一冷媒通道，气缸上设有与活动板轴向朝向密封腔体一侧的变容腔室连通的第二冷媒通道。通过在活动板两侧设置两个不同的冷媒通道，从而可实现对活动板两侧的流体压力的准确控制，有利于实现压缩机状态的准确切换。

5.本发明提供的变容转子压缩机，第二冷媒通道包括设于气缸端部的与变容腔室连通的环形凹槽。通过设置有环形凹槽，有利于第二冷媒通道中的冷媒对活动板均匀施力，避免因流体压力不均匀或者不稳定引起的活动板移动不到位或者倾斜的情况发生。

6.本发明提供的变容转子压缩机，至少在泄压通道上设有控制其通断的阀门。或者泄压通道与第一冷媒通道交汇连接于变容腔室的上游，在泄压通道与第一冷媒通道的交汇处设有双向控制阀门。通过在泄压通道和/或第一冷媒通道上设置控制器通断的阀门，更有利于控制活动板的移动，从而实现压缩机状态的切换。

7.本发明提供的变容转子压缩机，气缸上还设有与活动板轴向背对密封腔体一侧的变容腔室连通的泄压通道，泄压口连通泄压通道，泄压通道内的冷媒压力低于第二冷媒通道中的冷媒压力；泄压通道连通至气缸的进气通道。通过将泄压通道连通至冷媒压力较低的吸气通道，避免设置额外的冷媒供应单元，在确保压缩机正常工作的基础上简化了结构，节约了成本。

8.本发明提供的一种调温装置，其包括如上述任意一项的变容转子压缩机。因此也就包括上述变容转子压缩机所具有的一切优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的变容式压缩机的结构示意图；

图2为图1所示的气缸与法兰配合结构的局部放大图；

图3为图2所示的气缸与法兰配合结构的俯视图；

图4为图1中所示的A部分的结构放大示意图。

附图标记说明：

1-气缸；2-活动板；3-法兰；4-变容腔室；41-气缸凹槽；42-法兰凹槽；5-第一冷媒通道；6-第二冷媒通道；61-环形凹槽；62-进入通道；7-泄压通道；8-进气通道；9-外部冷媒供应单元；10-转子；11-双向控制阀门。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本发明记载了一种调温装置，其包括一种变容转子压缩机。其中调温装置可以为空调或冰箱等。

其中变容转子压缩机包括泵体和转子10，泵体内设有至少一个圆柱状密封腔体；转子10设于密封腔体内，本实施例中的转子10为转动中心与密封腔体同轴的凸轮，凸轮与腔体在转动过程中始终相切接触。其中密封腔体的至少一个轴向端部设置有与密封腔体连通的变容腔室4，变容腔室内设有可在其中沿泵体轴向移动的活动板2。泵体上还设有连通变容腔室4的分布在活动板2轴向两侧的冷媒通道，冷媒通道分别输入冷媒介质以驱动活动板向另一侧移动。通过设置有变容腔室以及在变容腔室内活动运动的活动板，通过向活动板两侧输入高压冷媒控制活动板的移动方向，由此切换气缸的空转状态或正常工作状态，本发明的变容结构简单，且对泵体本身的结构改动较小，具有较高的适用性。

如图1所示，本实施例的转子压缩机为一双转子压缩机，其中泵体内设有两个筒状气缸，其具有两个各自独立的圆柱状密封腔体。本实施例中在其中一个筒状气缸1的一个端部设置有法兰3，该设有法兰3的气缸端部设置有变容腔室4。参见附图1和2，其中气缸1的轴向端部设有向气缸1的轴向内侧(轴向内侧指图1中下侧方向)凹陷的气缸凹槽41，法兰3的轴向端部设有向气缸轴向外侧(即图1中上侧方向)凹陷的法兰凹槽42，气缸凹槽41和法兰凹槽42共同构成变容腔室4。

参见附图2，变容腔室4内设有可在其中沿气缸轴向往复移动的活动板2；泵体上还设有至少连通至活动板2轴向背对气缸密封腔体一侧(其中轴向背对一侧指附图1中的活动板的上侧)变容腔室4的第一冷媒通道5和泄压口，其中泄压口通过泄压通道7连通至变容腔室4上位于活动板2轴向背对气缸密封腔体的一侧。

本实施例中的第一冷媒通道5输入高压冷媒介质(其中高压冷媒介质指流体压力大于气缸1空转工作时密封腔体内的流体压力的冷媒介质)，由于第一冷媒通道5中的冷媒的流体压力大于气缸1空转时气缸密封腔体中冷媒的流体压力，因此此时可以驱动活动板2克服位于活动板2下方的密封腔体中的流体压力使活动板2向密封腔体侧(指图1中的下侧)移动，直至活动盖板2覆盖抵接于气缸的密封腔室上部开口。转子式压缩机其通常由气缸，位于气缸内的转子以及滑片构成，其中滑片的端部活动抵接于转子的外表面将气缸内壁与转子外表面之间的密封腔室分为两个独立的部分：吸气腔和压缩腔。因此，本实施例中当活动盖板2抵接于气缸的密封腔室上部时，活动板2使得密封腔室内的吸气腔和压缩腔分别隔离密封。此时转子在密封腔室中转动，压缩机执行压缩工作。

本实施例中在泵体上还设有连通变容腔室4的设置在活动板2轴向朝向密封腔室一侧(即图1中活动板下侧)的第二冷媒通道6，如图2-3所示，第二冷媒通道6包括设于活动板2下方与其接触的环形凹槽61以及与环形凹槽61连通的进入通道62。其中第二冷媒通道6输入高压冷媒介质(此处的高压冷媒介质指流体压力大于活动板2上侧的变容腔室内的流体压力的冷媒介质)，以驱动活动板2克服位于活动板2背对密封腔室侧的变容腔室4中的流体压力，使其向上侧移动。

如图1所示，其中在第二冷媒通道6输入高压冷媒介质之前，泄压通道7通过泄压口通入低压冷媒介质以降低活动板2背对密封腔室侧的流体压力，此后通过第二冷媒通道6通入高压冷媒驱动活动板2克服其背对侧的变容腔室4中的流体压力向远离密封腔体一侧移动。在活动板2向上移动后，气缸密封腔体的吸气腔和压缩腔经由变容腔室连通，此时该气缸内的转子空转不进行压缩作业。通过设置有允许低压冷媒进入的泄压口，允许活动盖板背对密封腔室一侧的变容腔室的泄压，有利于活动板朝向密封腔室侧的冷媒通道的冷媒驱动活动板顺利移动，降低冷媒驱动活动板移动的阻力。

如图1所示，本实施例中的压缩机为高背压压缩机，其是将高压气体排入压缩机内部，因此为简化结构、节约成本，本实施例中的第一冷媒通道5直接连通至压缩机内部，第二冷媒通道6连通至向其输送高压冷媒的设于压缩机外部的外部冷媒供应单元9；当然第一冷媒通道5也可连通至额外单独设置于压缩机外部的外部冷媒供应单元。

当然，作为可替换的实施方式，上述变容结构也可适用于低背压压缩机，当其应用于低背压压缩机中时，通过将该第一冷媒通道5连接至法兰排气口或者单独设置的外部冷媒供应单元，只需满足能够向第一冷媒通道5中输入流体压力高于请密封腔体内的流体压力的高压冷媒即可。

本实施例中的泄压通道7内输入流体压力分别低于第一冷媒通道5以及第二冷媒通道6中冷媒流体压力的低压冷媒。而由于压缩机进气通道8中的冷媒的流体压力较小，为简化结构，本实施例中的泄压通道7连通至气缸1的进气通道8。如图2和4所示，本实施例中泄压通道7与第一冷媒通道5在变容腔室上游连接交汇，在泄压通道7与第一冷媒通道5的交汇处设有双向控制阀门11，该阀门11可切换变容腔室4与第一冷媒通道5或者泄压通道7连通。当然，也可设置第一冷媒通道5与泄压通道7不发生交汇各自连接至变容腔室，此时，至少需要在泄压通道7上设有控制其通断的阀门。

作为可替换的实施方式，变容腔室也可单独成型于气缸的轴向端部或者单独成型于法兰的轴向端部。即气缸的轴向端部设有向靠近气缸密封腔室方向凹陷的变容腔室，或者法兰的轴向端部设有向远离密封腔室方向凹陷的变容腔室。

作为可替换的实施方式，该变容腔室结构也适用于单转子式压缩机，即该压缩机中只设置有一个气缸，其中该一个气缸的至少一个轴向端部设置有上述变容腔室。

本发明的变容转子式压缩机的工作过程为：

当双向控制阀门11连通第一冷媒通道5与变容腔室，第一冷媒通道5向变容腔室4中通入高压冷媒，此时活动板2上方的变容腔室4内的流体压力大于活动板下方的密封腔体中的流体压力，活动板2向下移动直至覆盖抵接至气缸1的轴向端部，将气缸1密封腔体的轴向端部密封隔离，即将吸气腔与压缩腔隔离，此时变容缸正常工作；两个气缸均执行压缩工作。

当双向控制阀门11连通泄压通道7与变容腔室，吸气通道8中的低压冷媒经由双向控制阀门11进入活动板2上方的变容腔室，此后，第二冷媒通道6向变容腔室4中通入高压冷媒，此时活动板2下方的流体压力较大，驱动活动板2向上移动，活动板脱离气缸密封腔室端部，气缸吸气腔与压缩腔连通，此时该气缸执行空转，停止压缩工作。此时，仅有一个气缸执行压缩工作。由此实现了转子式压缩机的变容。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (13)

1.一种变容转子压缩机，其包括：

泵体，内设有至少一个圆柱状密封腔体；以及

转子，设于所述密封腔体内，为转动中心与所述密封腔体同轴的凸轮，所述凸轮与所述密封腔体在转动过程中始终相切接触；

其特征在于：

所述密封腔体的至少一个轴向端部设置有与其连通的变容腔室，所述变容腔室内设有可在其中沿泵体轴向移动的活动板；

所述泵体上还设有连通所述变容腔室的分布在所述活动板轴向两侧的冷媒通道，所述冷媒通道包括第一冷媒通道和第二冷媒通道，所述第一冷媒通道与所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通，所述第二冷媒通道与所述活动板轴向朝向所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通，所述第一冷媒通道和所述第二冷媒通道分别输入冷媒介质，所述第二冷媒通道内所述冷媒介质的压力大于所述第一冷媒通道内所述冷媒介质的压力，所述第二冷媒通道内压力较大的所述冷媒介质以驱动所述活动板向另一侧移动。

2.根据权利要求1所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述泵体上还设有至少连通至所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧变容腔室的泄压口；所述泄压口连通所述变容腔室以允许所述活动板克服位于所述活动板背对侧变容腔室中的流体压力向远离密封腔体一侧移动。

3.根据权利要求2所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述泵体由至少一个筒状气缸以及设置在所述气缸端部的法兰构成，与所述气缸内腔的一个端部对应的所述气缸和/或所述法兰上设置有所述变容腔室。

4.根据权利要求3所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向内侧凹陷的所述变容腔室，或者所述法兰上连接所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向外侧凹陷的所述变容腔室。

5.根据权利要求3所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向内侧凹陷的气缸凹槽，所述法兰上连接所述气缸的轴向端部设有向所述气缸轴向外侧凹陷的法兰凹槽，所述气缸凹槽和所述法兰凹槽共同构成所述变容腔室。

6.根据权利要求4或5所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述法兰上设有所述第一冷媒通道，所述气缸上设有所述第二冷媒通道。

7.根据权利要求6所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述第二冷媒通道包括设于所述气缸端部的与所述活动板表面接触的环形凹槽。

8.根据权利要求6所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述气缸上还设有与所述活动板轴向背对所述密封腔体一侧的所述变容腔室连通的泄压通道，所述泄压口连通所述泄压通道，所述泄压通道内的冷媒压力低于所述第二冷媒通道中的冷媒压力。

9.根据权利要求8所述的变容转子压缩机，其特征在于：至少在所述泄压通道上设有控制其通断的阀门。

10.根据权利要求8所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述泄压通道与所述第一冷媒通道交汇连接于所述变容腔室的上游，在所述泄压通道与所述第一冷媒通道的交汇处设有双向控制阀门。

11.根据权利要求8-10任意一项所述的变容转子压缩机，其特征在于：所述泄压通道连通至所述气缸的进气通道。

12.一种调温装置，其特征在于：包括如权利要求1-11任意一项所述的变容转子压缩机。

13.根据权利要求12所述的调温装置，其特征在于：所述调温装置为空调或冰箱。