CN109737060B - 直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，该压缩机包括第一动涡盘（1）、第二动涡盘（2）、下外壳（3）、下次级（6）、下初级（7）、上滑块（11）、上初级（12）、上次级（13）、上外壳（17）和下滑块（19）；第一动涡盘（1）的顶部设置顶板（1‑1），第二动涡盘（2）底部设置底板（2‑1），两台直线电机分别在相应的导轨上做往复直线运动，带动各自初级上固定的动涡盘，使两涡盘之间形成相对的旋转运动，避免了防自传装置的使用。不用轴来实现转动，用直线电机驱动可以将回转半径扩大，弥补了传统涡旋压缩机排气量无法做大的缺点。不仅克服了现有无油涡旋压缩机中存在的润滑问题，而且转速较低，运转平稳，安全可靠。

Description

直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机

技术领域

本发明专利涉及一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机。

背景技术

涡旋式压缩机近年发展十分迅速，它具有结构简单、连续工作性好、可在少油条件正常工作、使用寿命长等特点。缺点是现有条件下，与大排量往复式压缩机相比，现有的涡旋压缩机基圆半径最大仅为3毫米。因为传统的涡旋压缩绝大部分是由电机作为驱动元件由轴来带动旋转，由于受扭矩影响，曲轴半径不能做太大，导致压缩机的回转半径很小，基圆很小，所以涡旋压缩机的排气量不大。曾有人提出两台机器并联使用，这种方法在一定程度上解决了排气量的问题，但是从长远来看还存在结构复杂，安装占用空间大、故障率是单台压缩机双倍、成本较高等问题。还有人提出修改压缩机型线参数，强行使压缩机排量增大，结果是增加了扭矩从而造成故障率增高等一系列问题。因此开发大排量涡旋式压缩机是当务之急。

目前市场上销售的涡旋式压缩机绝大部分是由电机作为驱动元件，都需要把涡旋压缩机主轴的自转转化为动涡盘的公转，所以要在动涡盘的下端配备防自转机构来实现动涡旋盘的平动画圆动作。涡旋压缩机在工作时动涡盘所受的径向力、切向力、自传力矩和倾覆力矩均传递给防自转装置，所以该装置需要进行一定的润滑。有油就会存在一定的油耗，具相关数据统计在化工产业中由于大批压缩机的使用导致每年都要投入大量资金在压缩机中的油耗上。现有解决方法是采用磁悬浮技术驱动涡旋压缩机，虽然省去了防自传机构和用油，但是减少了排量，使压缩机工作效果减弱，对于制冷要求较高的场合根本无法满足。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其目的是是克服现有涡旋压缩机需要防自传装置造成的磨损大，大量用油的问题。通过改变驱动方式，增大涡旋式压缩机排气量。

技术方案：

一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，该压缩机包括第一动涡盘1、第二动涡盘2、下外壳3、下次级6、下初级7、上滑块11、上初级12、上次级13、上外壳17和下滑块19；第一动涡盘1的顶部设置顶板1-1，第二动涡盘2底部设置底板2-1；

上外壳17连接下外壳3形成中空的腔体结构，第一动涡盘1、第二动涡盘2、下次级6、下初级7、上滑块11、上初级12和上次级13设置在上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内；

上外壳17顶部内壁设置上次级13和导轨16；上滑块11设置在导轨16上且上滑块11能沿着导轨16滑动，上滑块11及上初级12均连接第一动涡盘1的顶板1-1，上初级12对应上次级13设置且上初级12能相对于上次级13移动；

第一动涡盘1和第二动涡盘2处在同一平面上，下滑块19设置在第二动涡盘2的底板2-1的底部并与第二动涡盘2连接，下滑块19设置在下导轨20上且能沿着该下导轨20滑动，下导轨20与下外壳3连接设置；

下初级7固定在第二动涡盘2的底板2-1的底部且能带着第二动涡盘2移动，下次级6对应设置在下初级7下方，下初级7能相对于下次级6移动；

上初级12和上次级13构成上直线电机结构，下次级6和下初级7构成下直线电机结构，上直线电机结构与下直线电机结构呈180度相位安装。(如图1、3和5)

导轨16为两个平行的导轨，两个导轨16分列于上次级13的两侧；上滑块11也为两个，两个上滑块11分别对应设置在两个导轨16上且两个上滑块11能沿着导轨16滑动，上初级12安装在第一动涡盘1中心并与第一动涡盘1连接，由螺栓15固定。第一动涡盘1还与两个上滑块11连接；两个上滑块11固定在第一动涡盘1两侧。

该涡旋压缩机还设置有进气孔4，进气孔4与上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内连通，进气孔4设置在第一动涡盘1边缘靠近上初级12的位置；该涡旋压缩机还设置有排气孔10，排气孔10连通上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内外，排气孔10设置在第一动涡盘1上靠近上滑块11的位置。

上外壳17和下外壳3由内六角螺栓18进行连接，上外壳17和下外壳3之间有止口9结构。

上外壳17上设置有安装支架23和支架24，安装支架23和支架24分别用来固定导轨16和上次级13，上次级13由螺栓14固定。

第一动涡盘1与底板2-1上盘面活动接触，且第一动涡盘1与底板2-1的上盘面接触的位置安装密封圈8；第二动涡盘2与顶板1-1下盘面活动接触，且第二动涡盘2与顶板1-1下盘面接触的位置也设置有密封圈8。

该涡旋压缩机还包括两个光栅尺，分为上光栅尺和下光栅尺，上光栅尺的传感器尺身21设置在第一动涡盘1上，上光栅尺的传感器尺身21与上滑块11滑动方向同向，上光栅尺的尺头22固定连接上外壳17；

下光栅尺的传感器尺身27安装在第二动涡盘2上，下光栅尺的传感器尺身27与下滑块19的滑动方向同向，下光栅尺的尺头28固定连接下外壳3。

下滑块19为两个，两个相同下滑块19固定在第二动涡盘2底部，对应下滑块19的下导轨20安装在下导轨支架25上，下导轨支架25位于下外壳3的两侧凹槽内，下次级6安装在三排支架26上，三排支架26平行固定在下外壳3的中间凹槽内(中间凹槽与两侧凹槽平行)，由螺栓5固定。

上直线电机结构与下直线电机结构分别沿相应的导轨做往复直线运动，带动各自初级上固定的动涡盘，使两个动涡盘之间形成相对的旋转运动，第一动涡盘1和第二动涡盘2型线完全相同，第一动涡盘1的型线和第二动涡盘2的型线成180度；导轨承受电动机的正压力、压缩机的切向力和轴向力。正压力与压缩机的轴向力平衡，电动机在导轨上平衡来自压缩机的径向力，并带动涡盘在导轨上移动。

第一动涡盘上还设有排气通道，排气通道排气孔10连通，使气体由第一动涡盘的边缘排出。上直线电机结构与下直线电机结构的次级动子上有导线，为避免导线跟着动涡盘运动，所以选择将次级固定在上外壳，固定次级动子，初级定子连接涡盘并带动涡盘一起运动。

优点及效果：

一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，该涡旋压缩机进气孔4在第一动涡盘1边缘靠近初级12，排气孔10在第一动涡盘1上靠近上滑块11，第一动涡盘1正上方连接电机初级12影响排气，所以在第一动涡盘1设有排气通道，使气体从动涡盘1边缘排出。上外壳17下外壳3由内六角螺栓18进行连接，上下外壳之间有止口9结构，用来固定上下外壳的位置关系。上外壳17安装支架23和支架24分别用来固定导轨16和上次级13，上次级13由螺栓14固定。两个上滑块11固定在第一动涡盘1两侧。直线电机上次级13与初级12之间是利用磁力运动，在上次级13上有导线，为避免导线跟着动涡盘运动，所以选择将次级固定在上外壳17，让初级12跟第一动涡盘1连接，让初级12运动，用2个动涡盘的直线运动去实现压缩腔的转动，第二动涡盘2上的下初级7和下次级6安装的原理相同。动涡盘的盘面上安装密封圈8，避免了待压缩气体与涡旋压缩机底盘中的空气直接接触，保证了压缩气体的洁净，涡盘齿面上安装密封条避免上下涡盘在轴向的直接接触摩擦。上下两个光栅尺传感器尺身21和27安装在上下动涡盘上，与滑块在同一方向，分别对应的尺头22和尺头28固定在上外壳17和下外壳3。第一动涡盘1和第二动涡盘2的型线是完全相同的，其中一个型线与另外一个成180度，初级12安装在第一动涡盘1中心，由螺栓15固定。两个相同下滑块19固定在第二动涡盘2底部，对应的下导轨20安装在下导轨支架25上，下导轨支架25位于下外壳3两侧凹槽，下初级7固定在第二动涡盘2底部，下次级6安装在三排支架26上，支架26平行固定在下外壳3的中间凹槽内，由螺栓5固定。这个凹槽可以储存在排气时排气腔残余的气体，减少涡旋压缩机在工作时的震动。一对儿初级和次级组成一组直线电机，上下两个电机呈180度相位安装。压缩机工作时两台电机相互配合，采用差动形式，以实现动涡盘的平动画圆。这种结构的使用避免了现有涡旋压缩机使用的主轴、主副轴承、防自转机构以及润滑装置，大大缩短了涡旋压缩机的轴向尺寸，使原有的圆柱状变为现有的圆盘状。

本发明的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机采用直线电机驱动，两台直线电机分别在相应的导轨上做往复直线运动，带动各自初级上固定的动涡盘，使两涡盘之间形成相对的旋转运动，避免了防自传装置的使用。不用轴来实现转动，用直线电机驱动可以将回转半径扩大，弥补了传统涡旋压缩机排气量无法做大的缺点。不仅克服了现有无油涡旋压缩机中存在的润滑问题，而且转速较低，运转平稳，安全可靠。

附图说明：

图1表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的俯视图的剖面图

图2表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的正视图的剖面图

图3表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的内部结构图

图4表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机上外壳的结构图

图5表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机内部的结构图

图6表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机下外壳的结构图

图7表示直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机结构图

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括第一动涡盘1、第二动涡盘2、下外壳3、下次级6、下初级7、上滑块11、上初级12、上次级13、上外壳17和下滑块19；第一动涡盘1的顶部设置顶板1-1，第二动涡盘2底部设置底板2-1

上外壳17连接下外壳3形成中空的腔体结构，第一动涡盘1、第二动涡盘2、下次级6、下初级7、上滑块11、上初级12和上次级13设置在上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内；

上外壳17顶部内壁设置上次级13和导轨16；上滑块11设置在导轨16上且上滑块11能沿着导轨16滑动，上滑块11及上初级12均连接第一动涡盘1的顶板1-1，上初级12对应上次级13设置且上初级12能相对于上次级13移动；

第一动涡盘1和第二动涡盘2处在同一平面上，下滑块19设置在第二动涡盘2的底板2-1的底部并与第二动涡盘2连接，下滑块19设置在下导轨20上且能沿着该下导轨20滑动，下导轨20与下外壳3连接设置；

下初级7固定在第二动涡盘2的底板2-1的底部且能带着第二动涡盘2移动，下次级6对应设置在下初级7下方，下初级7能相对于下次级6移动；

上初级12和上次级13构成上直线电机结构，下次级6和下初级7构成下直线电机结构，上直线电机结构与下直线电机结构呈180度相位安装。(如图1、3和5)

导轨16为两个平行的导轨，两个导轨16分列于上次级13的两侧；上滑块11也为两个，两个上滑块11分别对应设置在两个导轨16上且两个上滑块11能沿着导轨16滑动，上初级12安装在第一动涡盘1中心并与第一动涡盘1连接，由螺栓15固定。第一动涡盘1还与两个上滑块11连接；两个上滑块11固定在第一动涡盘1两侧。

该涡旋压缩机还设置有进气孔4，进气孔4与上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内连通，进气孔4设置在第一动涡盘1边缘靠近上初级12的位置；该涡旋压缩机还设置有排气孔10，排气孔10连通上外壳17和下外壳3形成的腔体结构内外，排气孔10设置在第一动涡盘1上靠近上滑块11的位置。

上外壳17和下外壳3由内六角螺栓18进行连接，上外壳17和下外壳3之间有止口9结构。

上外壳17上设置有安装支架23和支架24，安装支架23和支架24分别用来固定导轨16和上次级13，上次级13由螺栓14固定。

第一动涡盘1与底板2-1上盘面活动接触，且第一动涡盘1与底板2-1的上盘面接触的位置安装密封圈8；第二动涡盘2与顶板1-1下盘面活动接触，且第二动涡盘2与顶板1-1下盘面接触的位置也设置有密封圈8。

该涡旋压缩机还包括两个光栅尺，分为上光栅尺和下光栅尺，上光栅尺的传感器尺身21设置在第一动涡盘1上，上光栅尺的传感器尺身21与上滑块11滑动方向同向，上光栅尺的尺头22固定连接上外壳17；

下光栅尺的传感器尺身27安装在第二动涡盘2上，下光栅尺的传感器尺身27与下滑块19的滑动方向同向，下光栅尺的尺头28固定连接下外壳3。

下滑块19为两个，两个相同下滑块19固定在第二动涡盘2底部，对应下滑块19的下导轨20安装在下导轨支架25上，下导轨支架25位于下外壳3的两侧凹槽内，下次级6安装在三排支架26上，三排支架26平行固定在下外壳3的中间凹槽内(中间凹槽与两侧凹槽平行)，由螺栓5固定。

上直线电机结构与下直线电机结构分别沿相应的导轨做往复直线运动，带动各自初级上固定的动涡盘，使两个动涡盘之间形成相对的旋转运动，第一动涡盘1和第二动涡盘2型线完全相同，第一动涡盘1的型线和第二动涡盘2的型线成180度；导轨承受电动机的正压力、压缩机的切向力和轴向力。正压力与压缩机的轴向力平衡，电动机在导轨上平衡来自压缩机的径向力，并带动涡盘在导轨上移动。

第一动涡盘上还设有排气通道，排气通道排气孔10连通，使气体由第一动涡盘的边缘排出。上直线电机结构与下直线电机结构的次级动子上有导线，为避免导线跟着动涡盘运动，所以选择将次级固定在上外壳，固定次级动子，初级定子连接涡盘并带动涡盘一起运动。

综上，上外壳17下外壳3由内六角螺栓18进行连接，上外壳17安装支架23和支架24分别用来固定导轨16和次级13，次级13由螺栓14固定。

如图1所示，本发明提供一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，该涡旋压缩机进气孔4在第一动涡盘1边缘靠近初级12，排气孔10在第一动涡盘1上靠近上滑块11，第一动涡盘1设有排气通道，使气体从动涡盘1边缘排出。

如图7所示，为此压缩机的外观

如图4所示，为直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的上外壳17结构图，上外壳17安装支架23和支架24分别用来固定导轨16和上次级13，上次级13由螺栓14固定。

如图2所示，上外壳17下外壳3由内六角螺栓18进行连接，上下外壳之间有止口9结构，用来固定上下外壳的位置关系。两个上滑块11固定在第一动涡盘1两侧。直线电机上次级13与初级12之间是利用磁力运动，在上次级13上有导线，为避免导线跟着动涡盘运动，所以选择将次级固定在上外壳17，让初级12跟第一动涡盘1连接，让初级12运动，用2个动涡盘的直线运动去实现压缩腔的转动，第二动涡盘2上的下初级7和下次级6安装的原理相同。动涡盘的盘面上安装密封圈8，避免了待压缩气体与涡旋压缩机底盘中的空气直接接触，保证了压缩气体的洁净，涡盘齿面上安装密封条避免上下涡盘在轴向的直接接触摩擦。

如图3和如图5所示，为直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的内部结构图，上下两个光栅尺传感器尺身21和27安装在上下动涡盘上，与滑块在同一方向，分别对应的尺头22和尺头28固定在上外壳17和下外壳3。结合图2所示，第一动涡盘1和第二动涡盘2的型线是完全相同的，其中一个型线与另外一个成180度，初级12安装在第一动涡盘1中心，由螺栓15固定。

如图6所示，为直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机的下外壳3结构图，两个相同下滑块19固定在第二动涡盘2底部，对应的下导轨20安装在下导轨支架25上，下导轨支架25位于下外壳3两侧凹槽，下初级7固定在第二动涡盘2底部，下次级6安装在三排支架26上，支架26平行固定在下外壳3的中间凹槽内，由螺栓5固定。一对儿初级和次级组成一组直线电机，上下两个电机呈180度相位安装。压缩机工作时两台电机相互配合，采用差动形式，以实现动涡盘的平动画圆。

Claims (8)

1.一种直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：该压缩机包括第一动涡盘(1)、第二动涡盘(2)、下外壳(3)、下次级(6)、下初级(7)、上滑块(11)、上初级(12)、上次级(13)、上外壳(17)和下滑块(19)，第一动涡盘(1)的顶部设置顶板(1-1)，第二动涡盘(2)底部设置底板(2-1)；

上外壳(17)连接下外壳(3)形成中空的腔体结构，第一动涡盘(1)、第二动涡盘(2)、下次级(6)、下初级(7)、上滑块(11)、上初级(12)和上次级(13)设置在上外壳(17)和下外壳(3)形成的腔体结构内；

上外壳(17)顶部内壁设置上次级(13)和导轨(16)；上滑块(11)设置在导轨(16)上且上滑块(11)能沿着导轨(16)滑动，上滑块(11)及上初级(12)均连接第一动涡盘(1)的顶板(1-1)，上初级(12)对应上次级(13)设置且上初级(12)能相对于上次级(13)移动；

第一动涡盘(1)和第二动涡盘(2)处在同一平面上，下滑块(19)设置在第二动涡盘(2)的底板(2-1)的底部并与第二动涡盘(2)连接，下滑块(19)设置在下导轨(20)上且能沿着该下导轨(20)滑动，下导轨(20)与下外壳(3)连接设置；

下初级(7)固定在第二动涡盘(2)的底板(2-1)的底部且能带着第二动涡盘(2)移动，下次级(6)对应设置在下初级(7)下方，下初级(7)能相对于下次级(6)移动；

上初级(12)和上次级(13)构成上直线电机结构，下次级(6)和下初级(7)构成下直线电机结构，上直线电机结构与下直线电机结构呈180度相位安装；

下滑块(19)为两个，两个相同下滑块(19)固定在第二动涡盘(2)底部，对应下滑块(19)的下导轨(20)安装在下导轨支架(25)上，下导轨支架(25)位于下外壳(3)的两侧凹槽内，下次级(6)安装在三排支架(26)上，三排支架(26)平行固定在下外壳(3)的中间凹槽内；

上直线电机结构与下直线电机结构分别沿相应的导轨做往复直线运动，带动各自初级上固定的动涡盘，使两个动涡盘之间形成相对的旋转运动，第一动涡盘(1)和第二动涡盘(2)型线完全相同，第一动涡盘(1)的型线和第二动涡盘(2)的型线成180度。

2.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：导轨(16)为两个平行的导轨，两个导轨(16)分列于上次级(13)的两侧；上滑块(11)也为两个，两个上滑块(11)分别对应设置在两个导轨(16)上且两个上滑块(11)能沿着导轨(16)滑动，上初级(12)安装在第一动涡盘(1)中心并与第一动涡盘(1)连接，第一动涡盘(1)还与两个上滑块(11)连接；两个上滑块(11)固定在第一动涡盘(1)两侧。

3.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：该涡旋压缩机还设置有进气孔(4)，进气孔(4)与上外壳(17)和下外壳(3)形成的腔体结构内连通，进气孔(4)设置在第一动涡盘(1)边缘靠近上初级(12)的位置；该涡旋压缩机还设置有排气孔(10)，排气孔(10)连通上外壳(17)和下外壳(3)形成的腔体结构内外，排气孔(10)设置在第一动涡盘(1)上靠近上滑块(11)的位置。

4.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：上外壳(17)和下外壳(3)由内六角螺栓(18)进行连接，上外壳(17)和下外壳(3)之间有止口(9)结构。

5.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：上外壳(17)上设置有安装支架(23)和支架(24)，安装支架(23)和支架(24)分别用来固定导轨(16)和上次级(13)，上次级(13)由螺栓(14)固定。

6.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：第一动涡盘(1)与底板(2-1)上盘面活动接触，且第一动涡盘(1)与底板(2-1)的上盘面接触的位置安装密封圈(8)；第二动涡盘(2)与顶板(1-1)下盘面活动接触，且第二动涡盘(2)与顶板(1-1)下盘面接触的位置也设置有密封圈(8)。

7.根据权利要求1所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：该涡旋压缩机还包括两个光栅尺，分为上光栅尺和下光栅尺，上光栅尺的传感器尺身(21)设置在第一动涡盘(1)上，上光栅尺的传感器尺身(21)与上滑块(11)滑动方向同向，上光栅尺的尺头(22)固定连接上外壳(17)；

下光栅尺的传感器尺身(27)安装在第二动涡盘(2)上，下光栅尺的传感器尺身(27)与下滑块(19)的滑动方向同向，下光栅尺的尺头(28)固定连接下外壳(3)。

8.根据权利要求3所述的直线电机驱动式低压大排量无油涡旋压缩机，其特征在于：第一动涡盘上还设有排气通道，排气通道排气孔(10)连通，上直线电机结构与下直线电机结构的次级动子上有导线。

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