CN108953140B - 一种泵体组件、一种双缸增焓旋转压缩机及调温装置 - Google Patents
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Abstract
一种泵体组件、一种双缸增焓旋转压缩机及调温装置，泵体组件包括：两个筒状气缸，两个所述气缸同轴设置；每个所述气缸均包括圆柱状密封腔体以及设于所述腔体内的转子，所述转子分别套设于所述腔体内的偏心轴上，所述偏心轴的转动中心与所述腔体同轴，各所述转子与其所在腔体在转动过程中始终相切接触；以及补气口，连通至各所述气缸用于补气增焓；在构成各所述气缸的冷媒容积为VS、该气缸中的转子厚度为Dc时，满足以下关系：
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种泵体组件、一种双缸增焓旋转压缩机及调温装置。
背景技术
随着压缩机制造技术的飞速发展，压缩机厂家推出了一种中间补气的增焓压缩机，补气增焓压缩机可在低温环境下正常使用，克服了低温环境中压缩机不能够正常使用的缺陷。
在补气增焓转子式压缩机中，通常双缸增焓压缩机的气缸冷媒容积越大，其制冷制热能力越强，但其需要的曲轴偏心量也就越大，根据压缩机泵体组件设计规范可知，当气缸缸径和转子外径一定时，转子径向壁厚和曲轴偏心量成反比，偏心量越大则转子的壁厚也相应的越小；然而由于位于压缩腔的补气口在转子进行压缩作业时应当被转子的轴向投影完全遮蔽，因此补气面积受转子壁厚影响，当转子壁厚越小，压缩机补气口的可选择面积越小，补气口面积越小补气效果越差，影响双缸增焓压缩机的制热量，所以双缸增焓压缩机的转子壁厚和气缸冷媒容积应当选择的在一个合理的范围内。
而现有技术中，为获得较优的增焓补气和制热效果，对压缩机和泵体的结构改进投入了较大的人力物力，其研发成本高，结构改动大且改进后的压缩机和泵体的结构更复杂，其所获得的效果往往与研发投入成本不成正比。
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双缸增焓压缩机的增焓补气研发成本高且效果不理想的缺陷，从而提供一种可以优化补气效果的泵体组件、一种双缸增焓旋转压缩机及调温装置。
为此，本发明的技术方案如下：
一种泵体组件，其包括：
两个筒状气缸，两个所述气缸同轴设置；每个所述气缸均包括圆柱状密封腔体以及设于所述腔体内的转子，所述转子分别套设于所述腔体内的偏心轴上，所述偏心轴的转动中心与所述腔体同轴，各所述转子与其所在腔体在转动过程中始终相切接触；
以及
补气口，其连通至各所述气缸用于补气增焓；
在构成各所述气缸的冷媒容积为VS、该气缸中的转子厚度为Dc时，满足以下关系：
其中VS为转子外壁与气缸内壁之间围合而成的容纳冷媒的容积；Dc为转子内壁与转子外壁之间的径向尺寸。
进一步地，所述转子内侧的倒角大于0.1mm。
进一步地，所述补气口设于所述气缸的轴向端部，其轴向投影位于压缩腔内。
进一步地，所述补气口为圆形，所述补气口的轴向投影与轨迹圆的轴向投影相外切，同时补气口的轴向投影还与转子旋转至与吸气口相切位置时的轴向投影以及转子旋转至与吸气口相对位置时的轴向投影的重合区相内切，所述轨迹圆为转子内壁的移动轨迹。
进一步地，两个所述筒状气缸轴向之间设有隔板，所述隔板上设有分别连通两个所述气缸补气口的补气通道。
进一步地，所述补气通道包括径向通道和与其连通的轴向通道，所述径向通道连通补气源。
进一步地，两个转子错开设置，以对两个所述气缸错时补气。
一种双缸增焓旋转压缩机，其包括上述任意一项所述的泵体组件。
一种调温装置，其包括上述双缸增焓旋转压缩机。
进一步地，所述调温装置为热水器或空调。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的泵体，其包括两个筒状气缸，两个气缸同轴设置；每个气缸均包括圆柱状密封腔体以及设于腔体内的转子，转子分别套设于腔体内的偏心轴上，偏心轴的转动中心与腔体同轴，各转子与其所在腔体在转动过程中始终相切接触；以及补气口，其连通至各气缸用于补气增焓；在构成各气缸的冷媒容积为VS、该气缸中的转子厚度为Dc时，满足以下关系：通过将转子壁厚Dc和气缸冷媒容积VS设置在上述范围内，在不修改气缸结构的基础上，通过科学选取转子壁厚与气缸冷媒容积的比值有助于提高压缩机的制热量，确保压缩机具有较优的制热性能，有利于提高制热能效比；同时根据该设计方式，由于避免对泵体结构改进，能够有效降低压缩机的设计研发成本；最后，由于设置在上述范围内的压缩机具有较稳定的制热量，能够减少气缸制热量不稳定尤其是制热量较高时引起的形变。
2.本发明提供的泵体，转子内侧的倒角大于0.1mm。相对于现有技术中转子内侧倒角普遍采取的范围0.5～0.9mm，本发明的倒角范围更大，允许采用尺寸更小的倒角结构，上述范围尽可能缩小了倒角的尺寸以相对获得较大的转子壁厚，由此允许压缩机具有尽量大的补气面积，提高了补气效果。
3.本发明提供的泵体，补气口的轴向投影位于压缩腔内，且其位于与吸气通道的轴线相垂直的直线上；补气口为圆形，补气口的轴向投影与轨迹圆的轴向投影相外切，同时补气口的轴向投影还与转子旋转至与吸气口相切位置时的轴向投影以及转子旋转至与吸气口相对位置时的轴向投影的重合区相内切，轨迹圆为转子内壁的移动轨迹。通过将补气口设置为上述位置的圆形补气口，在补气口设置为圆形补气口的基础上，在上述位置的补气口具有相对较大的补气面积，能够更优地获得较好的补气效果，从而使压缩机的制热性能更稳定。
4.本发明提供的泵体，两个筒状气缸轴向之间设有隔板，隔板上设有分别连通两个气缸补气口的补气通道；补气通道包括径向通道和与其连通的轴向通道，径向通道连通补气源。通过将补气通道设置于两个气缸之间的隔板上，通过一个隔板即可实现对两个气缸的分别补气，简化了补气通道的线路，使泵体结构更简单。采用隔板与分液器连接，避免将补气通道连接至气缸上，可避免点焊引起的气缸变形。
5.本发明提供的双缸增焓旋转压缩机，其包括如上述任意一项的泵体。因此也就包括上述泵体所具有的一切优点。
6.本发明提供的一种调温装置，其包括如上述任意一项的双缸增焓旋转压缩机。因此也就包括上述双缸增焓旋转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为本发明的双缸增焓旋转压缩机泵体的结构示意图；
图2为图1所示的气缸与法兰配合结构的俯视图；
图3为图2所示的气缸冷媒容积的轴向投影示意图；
图4为本发明的双缸增焓旋转压缩机在气缸冷媒容积VS为19cm3时转子壁厚/气缸冷媒容积的值与制热量的关系示意图；
图5为本发明的双缸增焓旋转压缩机在气缸冷媒容积VS为14.1cm3时转子壁厚/气缸冷媒容积的值与制热量的关系示意图；
图6为本发明的双缸增焓旋转压缩机在气缸冷媒容积VS为15.1cm3时转子壁厚/气缸冷媒容积的值与制热量的关系示意图。
附图标记说明：
1-气缸；11-腔体；2-转子；21-内壁；22-外壁；221-第一轴向投影；222-第二轴向投影；3-偏心轴；4-隔板；41-补气通道；42-补气口；5-轨迹圆；6-旋转中心；7-吸气通道；8-上法兰；9-下法兰。
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。
实施例
本发明记载了一种调温装置，其中调温装置可以为例如热泵式热水器或空调，上述调温装置包括双缸增焓旋转压缩机。
如图1所示，本实施例中的双缸增焓压缩机包括泵体组件，其中泵体组件包括两个筒状气缸1和分别设于两个气缸端部的上法兰8和下法兰9，两个气缸1同轴设置；每个气缸1内设有圆柱状密封腔体11以及设于腔体内的转子2，转子2分别套设于腔体11内的偏心轴3上，其中偏心轴3具有两个偏心段，两个转子2分别安装于两个偏心段上，两个偏心段的转动中心6均与腔体11同轴，转子2与腔体11在转动过程中始终相切接触。
本实施例中的双缸增焓旋转压缩机的两个气缸1的轴向之间还设置有隔板4。隔板4上设有分别连通两个气缸1内补气口的补气通道41，补气通道41包括径向通道和与其连通的轴向通道，径向通道连通分液器，轴向通道的端部即为补气口42，补气口42设于气缸1的轴向端部，其轴向投影位于压缩腔内用于补气增焓。如图1所示，本实施例中的两个转子2错开设置，可使两个气缸1错时补气。通过将补气通道设置于两个气缸1之间的隔板4上，可简化补气通道的线路简化泵体结构，通过一个隔板4即可实现对两个气缸1的分别补气。
参见附图2，补气口设置与气缸的压缩腔连通，补气口的具体设置方式如下：转子2内壁21的转动轨迹为图2中所示的轨迹圆5，其中如图2中所示A位置为转子外壁22与吸气口相切的位置，B位置为转子外壁22与吸气口相对侧(即与吸气口间隔180°的位置)相切的位置；转子2位于位置A时的轴向投影与转子2位于位置B时的轴向投影的重合区域与轨迹圆5的径向外侧共同围合形成一三角月牙形可补气区域C，补气口42需设置在该区域C内。
如图3所示，图3中的阴影面积是气缸冷媒容积VS在气缸轴向上的投影，在气缸长度不变的情况下，该阴影面积越大，则气缸冷媒容积VS越大；换言之，在气缸内径D不变的情况下，长度L越大，气缸冷媒容积VS的轴向投影面积越大，即长度L与气缸冷媒容积VS成正比。设定转子壁厚为Dc，气缸内径为D，曲轴偏心圆外径为d，偏心量为H。
则L＝气缸内径D－(转子壁厚Dc×2+偏心圆外径d)————公式(1)
同时根据压缩机泵体组件设计规范，L和同心间隙的关系如下：
L＝同心间隙+偏心量H×2 ————公式(2)
其中同心间隙(预留以满足装配需求)为一常值，其可参照设计规范选择相应的数值，在此不做过多介绍。
因此，由公式(1)可知，转子壁厚Dc和长度L成反比，即转子壁厚Dc和气缸冷媒容积VS成反比；由公式(2)可知，偏心量H和长度L成正比，即偏心量H和气缸冷媒容积VS成正比。
通常双缸增焓压缩机的气缸冷媒容积VS越大，其制热能力越强，设计所需的曲轴偏心量H也就越大，但转子壁厚Dc和偏心量H成反比，即偏心量H越大，转子壁厚Dc也相应的越小；换言之，制热量大则气缸冷媒容积VS越大，气缸冷媒容积VS越大则转子壁厚Dc越小；转子壁厚Dc越小，压缩机补气口的可选择面积越小，补气效果越差，进而使得双缸增焓旋转压缩机的制热量降低，所以双缸增焓压缩机的转子壁厚Dc和气缸冷媒容积VS应选择的在一个合理的范围内才可确保双缸增焓压缩机的制热性能维持在一个较好的稳定水平。
如图2所示，本实施例的补气口42为圆形，补气口42的轴向投影位于与吸气通道7的轴线相垂直的直线上，当补气口设置为圆形时，位于此处的圆形补气口具有补气区域C内的最大圆形补气面积。如图2中所示，本实施例中的补气口42设置于补气区域C内，且补气口42与轨迹圆5在同一径向平面内的轴向投影相外切，同时，补气口42的轴向投影还与位于位置A时的转子外壁的第一轴向投影221相内切，且与位于位置B时的转子外壁的第二轴向投影222相内切。当然，作为可替换的实施方式，补气口42只需满足设置于补气区域C内即可，不限于外形为圆形，也可设置位于上述位置外的任意位置，当然也可将补气口设置为覆盖整个补气区域C。
转子在加工过程中，边缘会因磨床磨削产生翻边和毛刺，通常采用倒角的方式去除翻边和毛刺，本实施例中的双缸增焓转子压缩机，其转子2的内倒角(即转子内壁侧的倒角)设置为大于0.1mm。上述范围尽可能缩小了倒角的尺寸以相对获得较大的转子壁厚Dc，由此允许压缩机气缸的补气面积也较大。
本实施例中设定转子外壁22与气缸内壁之间构成气缸冷媒容积VS、转子内壁21与外壁22之间的径向尺寸(即转子壁厚)为Dc时，VS与Dc满足以下关系：
通过将转子壁厚Dc和气缸冷媒容积VS设置在上述范围内，在确保压缩机制热性能的基础上，更优化设置补气口的设置，避免补气面积过小对制热性能的制约。且经过试验验证位于上述范围内的双缸增焓旋转压缩机其具有较为良好和温度的制热量，根据上述设计方式，可避免通过对压缩机的结构改进以获得较优的制热量，使其与补气面积和气缸冷媒容积相对平衡，能够有效降低压缩机的设计研发成本。
实验例
为考察转子壁厚Dc和气缸冷媒容积VS对制热量的影响，本发明对上述实施例中的双缸增焓旋转压缩机进行压缩机的制热量的测试。分别采用气缸冷媒容积VS为19cm3、14.1cm3以及15.1cm3的双缸增焓旋转压缩机进行压缩机的制热量的测试，结果见下表1-3所示。
实验工况
表1 19cm3气缸冷媒容积测试结果
表2 14.1cm3气缸冷媒容积测试结果
表3 15.1cm3气缸冷媒容积测试结果
| 序号 | 排量 | 偏心量 | 转子壁厚 | 排量/转子壁厚 | 制热量 |
| 1 | 15.1 | 4.65 | 6.85 | 0.454 | 4841 |
| 2 | 15.1 | 4.55 | 6.95 | 0.460 | 4935 |
| 3 | 15.1 | 4.45 | 7.05 | 0.467 | 5065 |
| 4 | 15.1 | 4.35 | 7.15 | 0.474 | 5136 |
| 5 | 15.1 | 4.25 | 7.25 | 0.480 | 5242 |
| 6 | 15.1 | 4.15 | 7.35 | 0.487 | 5365 |
| 7 | 15.1 | 4.05 | 7.45 | 0.493 | 5404 |
| 8 | 15.1 | 3.95 | 7.55 | 0.500 | 5354 |
| 9 | 15.1 | 3.85 | 7.65 | 0.507 | 5247 |
| 10 | 15.1 | 3.75 | 7.75 | 0.513 | 5183 |
| 11 | 15.1 | 3.65 | 7.85 | 0.520 | 5095 |
将表1-3中的转子壁厚DC与气缸冷媒容积VS的比值进行计算绘制出各个压缩机的壁厚/气缸冷媒容积的值与制热量的关系示意图，如图4-6所示。
其中参见图4，气缸冷媒容积VS为19cm3时，转子壁厚/气缸冷媒容积的比值位于0.463到0.495区间内时，压缩机制热量呈抛物线上升，转子壁厚/气缸冷媒容积的的比值位于0.495到0.526区间内时，压缩机制热量呈抛物线下降。
参见图5，气缸冷媒容积VS为14.1cm3时，转子壁厚/气缸冷媒容积的比值位于0.450到0.493区间内时,压缩机制热量呈抛物线上升，转子壁厚/气缸冷媒容积的比值位于0.493到0.535区间内时，压缩机制热量呈抛物线下降。
参见图6，气缸冷媒容积VS为15.1cm3时，转子壁厚/气缸冷媒容积的比值位于0.454到0.493区间内时,压缩机制热量呈抛物线上升，转子壁厚/气缸冷媒容积的比值位于0.493到0.533区间内时，压缩机制热量呈抛物线下降。
上述实验结果显示，选择合适的转子壁厚/气缸冷媒容积的比值，对双缸增焓旋转压缩机的制热量的提升有着明显的影响，不同的气缸冷媒容积的双缸增焓旋转压缩机的制热量随转子壁厚/气缸冷媒容积的比值基本呈抛物线规律分布。
综上所示，为了有效的提高压缩机的单位制热量，双缸增焓旋转压缩机的转子壁厚与气缸冷媒容积的比值即的范围控制在0.479到0.511内时，压缩机的制热性能会保持在一个较好的水平。
需要说明的是，本实验例中转子壁厚的调整采用转子外径不变，内径和偏心轴的偏心量变化的方式进行调整；从而能确保气缸冷媒容积维持为一固定值，便于测试结果的计算。
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 (9)
1.一种泵体组件，其包括：
两个筒状气缸，两个所述气缸同轴设置；每个所述气缸均包括圆柱状密封腔体以及设于所述腔体内的转子，所述转子分别套设于所述腔体内的偏心轴上，所述偏心轴的转动中心与所述腔体同轴，各所述转子与其所在腔体在转动过程中始终相切接触；
以及
补气口，其连通至各所述气缸用于补气增焓；
其特征在于：
在构成各所述气缸的冷媒容积为VS、该气缸中的转子厚度为Dc时，满足以下关系：0.479≤≤0.511；
其中VS为转子外壁与气缸内壁之间围合而成的容纳冷媒的容积；Dc为转子内壁与转子外壁之间的径向尺寸；
所述补气口为圆形，所述补气口的轴向投影与轨迹圆的轴向投影相外切，同时补气口的轴向投影还与转子旋转至与吸气口相切位置时的轴向投影以及转子旋转至与吸气口相对位置时的轴向投影的重合区相内切，所述轨迹圆为转子内壁的移动轨迹，所述转子位于与所述吸气口相切位置时的轴向投影和所述转子位于与吸气口相对位置时的轴向投影形成有重合区域，所述重合区域与所述轨迹圆的径向外侧共同围成一三角月牙形的补气区域，所述补气口设置在所述补气区域内。
2.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于：所述转子内侧的倒角大于0.1mm。
3.根据权利要求1或2所述的泵体组件，其特征在于：所述补气口设于所述气缸的轴向端部，其轴向投影位于压缩腔内。
4.根据权利要求1或2所述的泵体组件，其特征在于：两个所述气缸轴向之间设有隔板，所述隔板上设有分别连通两个所述气缸的补气口的补气通道。
5.根据权利要求4所述的泵体组件，其特征在于：所述补气通道包括径向通道和与其连通的轴向通道，所述径向通道连通补气源。
6.根据权利要求4所述的泵体组件，其特征在于：两个转子错开设置，以对两个所述气缸错时补气。
7.一种双缸增焓旋转压缩机，其特征在于：包括上述权利要求1-6任意一项所述的泵体组件。
8.一种调温装置，其特征在于：包括如上述权利要求7所述的双缸增焓旋转压缩机。
9.根据权利要求8所述的调温装置，其特征在于：所述调温装置为热水器或空调。
Priority Applications (1)
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