CN109681432A - 一种涡旋压缩机的补气阀及涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种涡旋压缩机的补气阀，包括补气管和单向阀；所述补气管包括与压缩机外界连通的进口端和与静涡盘补气孔连通的出口端，所述出口端包括2个出口分支管，所述出口分支管末端形成容纳腔，所述单向阀设置在所述容纳腔内，所述单向阀上设置有贯穿的通过孔。本方案还公开一种压缩机，包含上述补气阀、控制器、涡盘、驱动系统和机壳，涡盘包括动涡盘和静涡盘，机壳上设置有与静涡盘上补气孔连通的补气管。本方案提供针对采用不对称性涡盘的涡旋压缩机的补气阀，使得补气管路中气体能进入涡盘，涡盘中气体不能进入补气管路中，避免2个补气孔之间通过补气管发生互相串气,降低了压缩机的能耗，提高了压缩效率。

Description

一种涡旋压缩机的补气阀及涡旋压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体地说，本发明涉及一种涡旋压缩机的补气阀及包含该补气阀的涡旋压缩机。

背景技术

在涡旋压缩机中，主要由控制部分、电机部分、压缩部分组成，压缩部分有一对涡盘。目前涡盘可以分为对称性涡盘和非对称性涡盘两类。涡旋压缩机通常为定内容积比，即定压缩，导致变工况情况下出现过压缩和欠压缩，工作效率较低。当外界环境温度过低时，制冷剂质量流量会下降，压缩机若吸收不到一定量的制冷剂，制冷剂流量小，无法满足空调系统运转需求。已出现具有中间补气的涡旋压缩机，能够提高涡旋压缩机在低温环境下的工作性能。

现有的补气压缩机结构中，当外界环境温度过低时，制冷剂质量流量会下降，压缩机吸收不到一定量的制冷剂，制冷剂流量小，无法满足空调系统运转需求，因此压缩机静涡盘上设计补气孔，能增加空调系统制冷剂流量，保证空调系统运行需求。静涡盘和动涡盘的涡卷啮合形成了多个压缩空间，每一压缩空间有两个压缩室。静涡盘上设置补气孔后，补气管路的进气端与压缩机外界环境相同，出气端分为两个分支管，分别与两个补气孔对应。由于补气管路与压缩空间一直处于联通状态，两个补气孔之间对应的压缩空间也能通过补气管路连通。在压缩过程中，压缩室内的压力由低变高。压缩室内为低压时，补气管路中气体会进入压缩室中；压缩室内为高压时，压缩室内气体会进入补气管。当制冷剂从静涡盘的冷媒进气口进入压缩空间后，在对称性涡盘中，每一压缩空间内压缩室的压力是相等的，因此两个补气孔之间不会存在串气问题。在不对称涡盘(相差180°)中，每一压缩空间内压缩室的压力是不相等的，所以当某一压缩室内的压力不够或过小时，另一较高压力的压缩室内的气体会通过两个相互连通的补气孔进入较低压力的压缩室内。如此出现2个压缩室气体之间反复的串气，会增大压缩机的功耗，影响整机性能。因此目前亟需研发出一种针对采用不对称性涡盘的涡旋压缩机的补气阀及包含该补气阀的压缩机，以解决压缩室之间的串气问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种针对不对称性涡盘的涡旋压缩机的补气阀及包含该补气阀的压缩机，使得补气管路气体能进入涡盘，涡盘中气体不能进入补气管路中，避免互相串气，降低了压缩机的功耗，提高了压缩机的制冷量。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种涡旋压缩机的补气阀，用于控制压缩机静涡盘上补气孔处的补气，包括补气管和单向阀；所述补气管包括与压缩机外界连通的进口端和与静涡盘补气孔连通的出口端，所述出口端包括2个出口分支管，所述出口分支管末端形成容纳腔，所述单向阀设置在所述容纳腔内，所述单向阀上设置有贯穿的通过孔。

优选的，所述单向阀横截面与所述容纳腔横截面配合。

优选的，所述单向阀上的通过孔为2个及以上，所述通过孔以所述单向阀的轴线对称设置。

优选的，所述通过孔为圆弧形或圆形。

优选的，所述容纳腔与所述补气孔连通。

优选的，所述容纳腔靠近所述补气孔的一侧内壁设置有卡件。

一种涡旋压缩机，包括上述补气阀，还包括控制器、涡盘、驱动系统和机壳，所述涡盘包括动涡盘和静涡盘，所述机壳上设置有所述补气管，所述补气管的2个出口分支管分别与2个所述补气孔连通。

优选的，所述主支架周缘与所述机壳内壁连接，将所述机壳内部空间分隔为相互分隔的低温低压腔和高温高压腔，所述低温低压腔的机壳上设置有进气管和所述补气管，所述高温高压腔的机壳上设置有排气管。

本发明的技术方案的工作原理介绍如下：压缩机的补气管在制冷工况下，补气管路是关闭的；制热过程中，补气管被打开。本方案中补气阀在压缩机通过补气管对涡盘进行补气的状态下，气体经由补气管进入出口分支管然后通过单向阀上的通气孔进入静涡盘补气孔。而涡盘中的气体向补气管中流动时，将推动单向阀堵住出口分支管，因此气体不能进入补气管，这样避免了涡盘中某个压缩腔内的气体从补气孔中泄漏通出口分支管进入另一个压缩腔内。本方案中的补气阀可以保证补气管的2个出口分支管之间的气流相互独立，涡盘中气体不会通过2个补气孔和补气管相互流通而发生串气现象。

本发明的技术方案所取得的有益技术效果是：提供针对不对称性涡盘的涡旋压缩机的补气阀，使得补气管路中气体能进入涡盘，但是涡盘中气体不能进入补气管路中，避免静涡盘的2个补气孔之间通过补气管发生互相串气；采用该补气阀能有效降低压缩机的功耗，提高压缩机的制冷量。本方案的涡旋压缩机通过将主支架与机壳内壁相互固定，将机壳内部空间分隔为低温低压腔和高温高压腔，这样可以将控制器置于低温低压腔的机壳外侧，低温低压腔持续流入的冷媒可以带走控制器产生的热量，避免控制器过热而造成电子元器件的损坏，同时使得压缩机整体结构更为小巧紧凑。

附图说明

图1为实施例中卧式涡旋压缩机的剖面结构示意图(箭头示意气体大致流向)；

图2为实施例中补气管的出口分支管和单向阀的安装剖视图(箭头示意气体大致流向)；

图3为实施例中单向阀的立体结构图；

图4为实施例中非对称性涡盘的静涡盘的正面示意图；

图5为实施例中非对称性涡盘的静涡盘的背面示意图(隐藏高压盖板)；

图6为非对称性涡盘工作起始状态的剖面示意图；

图7为非对称性涡盘工作时动涡盘转动90°时的剖面示意图；

图8为非对称性涡盘工作时动涡盘转动180°时的剖面示意图；

图9为非对称性涡盘工作时动涡盘转动270°时的剖面示意图；

图10为非对称性涡盘工作时动涡盘转动360°时的剖面示意图；

图11为实施例中非对称性涡盘工作过程中的排气压力和吸气压力的关系示意图；

图12为对比例中非对称性涡盘工作过程中的排气压力和吸气压力的关系示意图；

附图标记：1-控制器，2-静涡盘，2a-静涡盘背面，2b-静涡盘涡卷，3-动涡盘，3a-动涡盘端面，3b-动涡盘涡卷，4-低温低压腔，5-高温高压腔，6-主支架，7-辅支架，8-电机，9-容纳腔，10-出口分支管，11-驱动轴，12-密封腔，13-排油排气孔，14-高压盖板，15-第一通孔，16-第二通孔，17-冷媒进气口，18-中心排气口，19-补气孔，19a-第一补气孔，19b-第二补气孔，20a-第一压缩腔，20b-第二压缩腔，21-补气管，22-排气管，23-进气管，24-压缩空间，25-进气通道，26-机壳，27-第三通孔，28-单向阀，29-通过孔，30-卡件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

实施例1

参考示意图1，本实施例的卧式涡旋压缩机具体结构包括：控制器1、机壳26以及机壳26内部的一对涡盘、支架和驱动系统。涡盘包括静涡盘2和动涡盘3，驱动系统包括电机8、定子(图中未标记)、转子(图中未标记)和驱动轴11，支架包括主支架6和辅支架7。机壳26靠近控制器1的位置设置有进气管23和补气管21，机壳26的另一端设置有排气管22。同时参考示意图2，补气管21包括进口端和出口端，其中进口端和压缩机外部连通，出口端分为两个出口分支管(图中未标记)。涡盘安装在机壳26内部的主支架6上，静涡盘2上的2个补气孔(图中未标记)位于压缩机的横轴的同一侧；补气管21出口端的两个出口分支管分别与静涡盘2上的2个补气孔对应连通。

继续参见示意图1，在本实施例中，主支架6周缘与机壳26内壁通过激光焊接实现固定连接，从而将机壳26的内部空间分为相互分隔的低温低压腔4和高温高压腔5。静涡盘2位于低温低压腔4，低温低压腔4的机壳26上设置有进气管23和补气管21；电机8位于高温高压腔5，高温高压腔5的机壳26端部上设置有排气管22。控制器1固定在低温低压腔4一侧的机壳26上，主支架6的一端和驱动系统位于高温高压腔5。其中，静涡盘2固定在主支架6第一端上，动涡盘3安装在主支架6和静涡盘2之间。主支架6的侧壁上设置有第二通孔16。主支架6第二端与驱动轴11第一端连接，驱动轴11第二端通过轴承(图中未标记)连接在辅支架7上，电机8通过驱动轴11带动转子转动。辅支架7周缘和机壳26内壁固定连接，辅支架7上开设有供高温高压气体流通的第三通道27。

参见图4和图5，介绍本实施例中的涡盘结构，为非对称涡盘，静涡盘上设置有2个补气孔19，补气孔19位于两圈静涡盘涡卷2b之间，且一个补气孔19靠近外侧静涡盘涡卷2b，另一个补气孔19靠近内侧静涡盘涡卷2b；静涡盘侧壁上开设有贯穿整个静涡盘、供高温高压气体流出的第一通道15。本实施例中的静涡盘背面2a可见贯通的中心排气孔18、2个补气孔19、4个排油排气孔13以及位于静涡盘侧壁的第一通孔15，静涡盘边缘缺口形成了冷媒进气口17，冷媒进气口17和进气通道25连通。同时参见示意图1，高压盖板14为底侧开口、其它面封闭、能抵抗高压的五面体结构。高压盖板14通过螺栓或卡件或密封胶等扣紧固定在静涡盘背面2a上，高压盖板14和静涡盘背面2a之间形成密封腔12。其中，第一通孔15的一端开口位于密封腔12内。

参见示意图2和图3，介绍本实施例中的补气阀，包括补气管21和单向阀28；补气管21包括与压缩机外界连通的进口端和与静涡盘的补气孔连通的出口端，出口端包括2个出口分支管10。出口分支管10末端形成容纳腔9，容纳腔9与补气孔19连通，单向阀28设置在容纳腔9内，单向阀28上设置有贯穿的通过孔29。单向阀28横截面与容纳腔9横截面配合，单向阀28的尺寸略小于容纳腔9，因此可以沿着水平方向在容纳腔9内滑动。本实施例中，单向阀28上的通过孔29为3个，几个通过孔29的尺寸完全相等，几个通过孔29以单向阀28的轴线对称设置，这样可以保证单向阀28在容纳腔9内重心均衡，被气流推动时不容易发生倾倒。在其他实施例中，也可以设置为2个或4个，几个单向阀之间对称设置。通过孔29为圆弧形或圆形，相对的2个通过孔29的轴心之间的距离大于出口分支管10与容纳腔9连通处的直径；这样当单向阀28贴近出口分支管10的端口时，这样一旦涡盘中气体泄漏，气体流动时将推动单向阀28贴紧出口分支管10的端口，单向阀28上未设置通过孔29的部位可以将出口分支管10的端口封堵，避免涡盘中的气体通过其中一个补气孔19和补气管21进入另一个补气孔19中。本实施例中的补气阀，在非补气状态下，此时涡盘内的气体和补气管中的气体被单向阀所隔离，彼此不相通。当补气状态下时，补气管内的气体压力较大，将推动单向阀朝向补气孔方向滑动，此时补气管中的气体进入容纳腔，并通过单向阀上的通气孔进入补气孔中。

参见示意图3，在本实施例的改进方案中，容纳腔9靠近补气孔19的一侧内壁设置有卡件30。这样可以限制单向阀28在容纳腔9的运动距离，减少单向阀28在容纳腔9内滑动过长给单向阀28周缘带来的磨损。

本实施例中卧式涡旋压缩机的工作原理为：参考示意图1中箭头示意的大致气体流向，低温低压的冷媒从进气管23进入低温低压腔4中，然后通过静涡盘2上设置的冷媒进气口17进入静涡盘2和动涡盘3之间的压缩空间24中。压缩空间24是静涡盘2和动涡盘3的涡卷啮合形成的，电机8通过驱动轴11带动动涡盘3围绕静涡盘2基圆中心作很小半径的平面转动，该冷媒气体在压缩空间24中被不断挤压朝向静涡盘2的中心运动，逐渐被压缩成为高温高压气体，高温高压气体从静涡盘2的中心排气口18中排出后进入密封腔12内，然后通过静涡盘2侧壁上开设的第一通孔15和主支架6上第二通孔16进入电机8所在区域，也即高温高压腔5中，然后高温高压气体通过辅支架7上的第三通道27后再经过排气管22中排出。本实施例中为非对称性涡盘，在工作状态时，每隔180°会有一个压力差，则相隔180°的压缩腔之间的压力不同，因此2个补气孔分别对应不同的压缩腔。当外界环境温度过低时，制冷剂质量流量会下降，压缩机吸收不到一定量的制冷剂，为增加制冷剂循环流量，静涡盘上设计了2个补气孔，补气管和补气孔连通。外界环境温度较低时需要制热的情况下，通过补气管向静涡盘内补充低温低压冷媒气体。本实施例中的涡旋压缩机在非补气状态下，补气管和静涡盘的补气孔之间并不连通。在压缩机通过补气管对涡盘进行补气的状态下，气体经由补气管进入然后将单向阀推开，并通过单向阀上的通气孔进入静涡盘补气孔。而涡盘中的气体向补气管中运动时，将推动单向阀堵住出口分支管，因此避免了涡盘中某个压缩腔内的气体从补气孔中泄漏通出口分支管进入另一个压缩腔内。这样设置，可以保证涡盘中气体不会通过补气管相互流通而发生串气现象。

参见图6至图10示意的非对称性涡盘在补气时工作状态下的水平方向剖视图，动涡盘3的涡卷3b和静涡盘2的涡卷2b之间形成了压缩腔。在图6中，第一压缩腔20a刚闭合，尚未与第一补气孔19a相通，此时第一压缩腔20a为吸气压力；第二压缩腔20b与进气管气体相通，未连通补气孔的气体，此时为吸气压力。图7中，动涡盘3从图6的起始状态转动了90°，第一压缩腔20a与第一补气孔19a连通，此时第一压缩腔20a压力升高，大于吸气压力；第二压缩腔20b与进气管气体相通，未连通补气孔的气体，压力为吸气压力；在此状态下，第一补气孔19a处的气体压力大于第二补气孔19b处的压力。在图8中，动涡盘3从图6的起始状态转动了转动180°，第一压缩腔20a与第一补气孔19a连通，此时压力升高，大于吸气压力；第二压缩腔20b刚闭合，将与第二补气孔齐19b连通，压力为吸气压力。在图9中，动涡盘3从图6的起始状态转动了转动270°，第一压缩腔20a与第一补气孔19a连通；第二压缩腔20b与第二补气孔19b连通；此时，第一补气孔19a的压力大于第二补气孔19b的压力。在图10中，动涡盘3从图6的起始状态转动了360°，此时第一压缩腔20a与第一补气孔19a不连通；第二压缩腔20b与第二补气孔19b连通。

根据图6至图10中涡盘工作过程的具体介绍可知，在现有技术中，补气管出口端的2个出口分支管和静涡盘上的补气孔直接连通，此时涡盘内的气体和补气管内的气体是相通的，第一压缩腔20a和第二压缩腔20b之间的气体可以通过补气管而相互流通。参见示意图11中涡盘工作状态下的气体压力变化曲线，其中纵坐标为压力值，横坐标为动涡盘转动的角度；实线直线示意的是与第一补气孔19a连通的第一压缩腔20a的压力变化曲线，虚线直线示意的是与第二补气孔19b连通的第二压缩腔20b的压力变化曲线，可知第一补气孔19a和第二补气孔19b之间的气体会通过补气管连通，实线折线示意的是2个补气孔之间的气体发生相互串气时的压力变化。本实施例中压缩机设置了补气阀，涡盘工作状态下的气体压力变化曲线参见示意图12，其中纵坐标为压力值，横坐标为动涡盘转动的角度；可知本实施例中，第一补气孔19a和第二补气孔19b之间的气体不会发生相互串气的情况。综上可知，本实施例中的补气阀，能够避免2个补气孔对应的压缩腔内压缩气体通过补气管发生相互串气的情况，显著降低了压缩机的能耗，有效提高了压缩机的效率。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种涡旋压缩机的补气阀，用于控制压缩机静涡盘上补气孔处的补气，其特征在于，包括补气管和单向阀；所述补气管包括与压缩机外界连通的进口端和与静涡盘补气孔连通的出口端，所述出口端包括2个出口分支管，所述出口分支管末端形成容纳腔，所述单向阀设置在所述容纳腔内，所述单向阀上设置有贯穿的通过孔。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机的补气阀，其特征在于，所述单向阀横截面与所述容纳腔横截面配合。

3.如权利要求2所述的涡旋压缩机的补气阀，其特征在于，所述单向阀上的通过孔为2个及以上，所述通过孔以所述单向阀的轴线对称设置。

4.如权利要求3所述的涡旋压缩机的补气阀，其特征在于，所述通过孔为圆弧形或圆形。

5.如权利要求4所述的涡旋压缩机的补气阀，其特征在于，所述容纳腔与所述补气孔连通。

6.如权利要求5所述的涡旋压缩机的补气阀，其特征在于，所述容纳腔靠近所述补气孔的一侧内壁设置有卡件。

7.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的补气阀，还包括控制器、涡盘、驱动系统和机壳，所述涡盘包括动涡盘和静涡盘，所述静涡盘上设置有2个补气孔，所述机壳上设置有所述补气管，所述补气管的2个出口分支管分别与2个所述补气孔连通。

8.如权利要求7所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述主支架周缘与所述机壳内壁连接，将所述机壳内部空间分隔为相互分隔的低温低压腔和高温高压腔，所述低温低压腔的机壳上设置有进气管和所述补气管，所述高温高压腔的机壳上设置有排气管。