CN109882413B - 旋转式压缩机及具有其的制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机及具有其的制冷系统。该旋转式压缩机包括：壳体；动力装置，动力装置设置在壳体内；压缩机构，压缩机构设置在壳体内，压缩机构被动力装置驱动，压缩机构包括：气缸组件、上轴承、下轴承，上轴承、下轴承分别设置在气缸组件的两端，且气缸组件包括一个终级气缸和至少一个前级气缸，终级气缸和前级气缸中的每个气缸内设有一级压缩腔，前级气缸的至少一个气缸上设置有侧向排气通道，侧向排气通道的一端连通对应前级气缸的压缩腔，另一端贯穿前级气缸的缸壁后连通前级气缸的径向外部。根据本发明的旋转式压缩机，通过在前级气缸上设置侧向排气通道，可以增大前级气缸的排气面积，以增大前级气缸的排气量。

Description

旋转式压缩机及具有其的制冷系统

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种旋转式压缩机及具有其的制冷系统。

背景技术

与单级压缩压缩机的单次吸气、单次排气过程不同，两级压缩的旋转式压缩机存在两次吸气、两次排气的过程，在常规的两级压缩压缩机中，下气缸向下排气，然后在副轴承处(或者其他位置)引出被下气缸压缩后的气体，排气引起的功率损失较大，因此希望增加每一级气缸的排气通道面积，按照常规思路，每一级气缸需要设置成上下双排结构，考虑到上气缸、下气缸的排气压力不等，需要在上气缸、下气缸之间安装三个隔板，其中中间的隔板只是起隔离作用，上隔板、下隔板均带有排气结构，如此设计后，压缩机高度增加、成本上升，因此这种设计是不合理的。

对于现有的两级压缩压缩机来讲，第一级气缸滑片槽的背后压力是排气压力，虽然这可以保证滑片跟随活塞运动，但是显然这会增加滑片受力，从而加剧滑片先端与活塞的摩擦，影响压缩机性能。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种旋转式压缩机，可以实现气缸的侧面排气，以增加气缸的排气通道面积。

本发明还提出了一种具有上述旋转式压缩机的制冷系统。

根据本发明实施例的旋转式压缩机包括：壳体；动力装置，所述动力装置设置在所述壳体内；压缩机构，所述压缩机构设置在所述壳体内，所述压缩机构被所述动力装置驱动，所述压缩机构包括：气缸组件、上轴承、下轴承，所述上轴承、所述下轴承分别设置在所述气缸组件的两端，且所述气缸组件包括一个终级气缸和至少一个前级气缸，所述终级气缸和所述前级气缸中的每个气缸内设有一级压缩腔，所述前级气缸的至少一个气缸上设置有侧向排气通道，所述侧向排气通道的一端连通对应所述前级气缸的压缩腔，另一端贯穿所述前级气缸的缸壁后连通所述前级气缸的径向外部。

根据本发明实施例的旋转式压缩机采用气缸侧向排气技术，通过在前级气缸上设置侧向排气通道，可以增大前级气缸的排气面积，以增大前级气缸的排气量。

根据本发明的一些实施例，所述终级气缸上设置有侧向排气通道，所述侧向排气通道的一端连通对应所述终级气缸的压缩腔，另一端贯穿所述终级气缸的缸壁后连通所述终级气缸的径向外部。

根据本发明的一些实施例，所述气缸组件包括一个终级气缸和一个前级气缸，所述前级气缸为一级气缸，所述终级气缸为二级气缸。

进一步地，所述一级气缸上设置有阀片孔，阀片组件适于安装在所述阀片孔内，所述阀片组件用于控制所述侧向排气通道打开或关闭。

根据本发明的一些实施例，所述一级气缸上设置有适于安装滑片的滑片槽，所述侧向排气通道与所述滑片槽之间设置有连接槽。

进一步地，所述一级气缸和所述二级气缸之间设置有中隔板，所述中隔板和所述下轴承将所述连接槽密封。

根据本发明另一方面实施例的制冷系统，包括：

上述的旋转式压缩机；

冷凝器，所述冷凝器的一端与所述旋转式压缩机的排气口相连；

蒸发器，所述蒸发器的一端与所述旋转式压缩机的吸气口相连；

闪蒸器，所述闪蒸器设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间；

第一节流装置，所述第一节流装置设置在所述闪蒸器与所述冷凝器之间；

第二节流装置，所述第二节流装置设置在所述闪蒸器与所述蒸发器之间。

具体地，所述闪蒸器包括：闪蒸器壳体；内杯，所述内杯设置在所述闪蒸器壳体内，所述内杯构造为上端敞口的杯状结构，所述闪蒸器壳体具有第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，所述第一进口与所述第一节流装置相连，所述第二进口与所述一级气缸的侧向排气通道相连，所述第一出口与所述第二节流装置相连，所述第二出口与所述二级气缸的吸气口相连。

进一步地，所述第一进口和所述第一出口均伸入所述内杯中，所述第二进口和所述第二出口均伸入所述内杯的外壁与所述闪蒸器壳体的内壁之间。

可选地，所述第一出口的高度低于所述第二出口的高度。

附图说明

图1是旋转式压缩机的其中一个实施例示意图；

图2是一级气缸与阀片组件的装配示意图；

图3是侧向排气通道在一级气缸上的示意图；

图4是阀片组件的示意图；

图5是侧向排气通道、连接槽在一级气缸上的示意图；

图6是制冷系统的示意图；

图7是闪蒸器的示意图；

图8是旋转式压缩机的又一个实施例示意图。

附图标记：

制冷系统100、旋转式压缩机10、壳体1、排气口11、动力装置2、压缩机构3、终级气缸(二级气缸)31、前级气缸(一级气缸)32、侧向排气通道321、外端A、内端C、阀片孔322、滑片槽323、连接槽324、上轴承33、下轴承34、曲轴35、阀片组件36、中隔板37、中间储液器4、中间储液器吸气口41、一级储液器5、一级储液器吸气口51、冷凝器20、第一节流装置30、闪蒸器40、第一进口401、第二进口402、第一出口403、第二出口404、回油孔405、内杯406、闪蒸器壳体407、第二节流装置50、蒸发器60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图8详细描述根据本发明实施例的旋转式压缩机10。

参照图1所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机10可以包括：壳体1、动力装置2和压缩机构3。

动力装置2和压缩机构3均设置在壳体1内，压缩机构3被动力装置2驱动。可选地，动力装置2为电机，且电机包括定子和转子，定子与壳体1相对固定，转子可相对于定子转动。

结合图1来讲，压缩机构3包括：气缸组件、上轴承33、下轴承34和曲轴35，曲轴35的上端伸入转子内，转子用于驱动曲轴35转动，上轴承33、下轴承34分别设置在气缸组件的两端，如图1所示，上轴承33设置在气缸组件的上端，下轴承34设置在气缸组件的下端，上轴承33、下轴承34用于支撑曲轴35转动，保证曲轴35转动平稳。

气缸组件可以包括一个终级气缸31和至少一个前级气缸32，前级气缸32压缩之后的气体会进入终级气缸31内进行最后一级压缩。终级气缸31和前级气缸32中的每个气缸内设有一级压缩腔，每一个压缩腔内设置有一个活塞，曲轴35带动活塞旋转，以将压缩腔的气体进行压缩。

当气缸组件仅包括一个终级气缸31和一个前级气缸32时，旋转式压缩机10为两级压缩-压缩机；当气缸组件包括一个终级气缸31和两个前级气缸32时，旋转式压缩机10为三级压缩-压缩机；当气缸组件包括一个终级气缸31和三个前级气缸32时，旋转式压缩机10为四级压缩-压缩机，以此类推，当气缸组件包括一个终级气缸31和N个前级气缸32时，旋转式压缩机10为N+1级压缩-压缩机。气缸数量越多，则压缩级数越多，最终得到的气体压缩效果越好，但是压缩级数增多，会导致压缩机整体结构庞大，因此常用的是两级或三级压缩的压缩机。

前级气缸32的至少一个气缸上设置有侧向排气通道321，参照图2-图3、图5所示，侧向排气通道321的一端连通对应前级气缸32的压缩腔，另一端贯穿前级气缸32的缸壁后连通前级气缸32的径向外部。换言之，侧向排气通道321大致沿前级气缸32的径向延伸，或者严格沿前级气缸32的径向延伸。该前级气缸32的压缩腔内的压缩气体可经侧向排气通道321排至气缸外，相较于传统压缩机的下气缸朝下排气的形式来看，通过设置侧向排气通道321，可以增大前级气缸32的排气面积，以增大排气量。

侧向排气通道321具有朝向压缩腔的内端C和背向压缩腔的外端A，外端A与内端C之间为侧向排气通道321。侧向排气通道321的内端C数量可以是一个或多个，侧向排气通道321的外端A数量可以是一个或多个，通过增加内端C和外端A数量，可以增加侧向排气通道321的排气面积。参照图2-图3所示的示例，内端C数量为两个，外端A数量为一个，两个内端C均与同一个外端A连通，外端A的孔径可大于内端C的孔径，以便保证气体顺利通过。为了便于加工侧向排气通道321，通常将侧向排气通道321的轴线设计为与前级气缸32的端面相交的形式，即侧向排气通道321的轴线与前级气缸32端面的法线呈锐角，由此便于使用孔加工工具(例如钻头或铣刀)对侧向排气通道321进行加工。例如图2中位于上方的内端C的轴线朝斜下方延伸，位于下方的内端C的轴线朝斜上方延伸。

根据本发明实施例的旋转式压缩机10采用气缸侧向排气技术，通过在前级气缸32上设置侧向排气通道321，可以增大前级气缸32的排气面积，以增大前级气缸32的排气量。

在图1所示的实施例中，终级气缸31无需增加侧向排气通道321，排气可以直接通过上轴承33进入消音器(消音器不必须)，从而排进旋转式压缩机10的壳体1内，再经壳体1上的排气口11排出去。

当然，在一些可选的实施例中，也可以在终级气缸31上开设侧向排气通道，侧向排气通道的一端连通终级气缸31的压缩腔，另一端贯穿终级气缸31的缸壁后连通终级气缸31的径向外部，终级气缸31的侧向排气通道与壳体1上的排气口11连通，以将终级气缸31的压缩腔压缩后的气体直接经侧向排气通道排放至排气口11。

在图1所示的实施例中，气缸组件包括一个终级气缸31和一个前级气缸32，即图1所示的旋转式压缩机10为两级压缩的压缩机，前级气缸32为一级气缸32，终级气缸31为二级气缸31，一级气缸32和二级气缸31之间设置有中隔板37。

补充工作过程

在图1的实施例中，从一级气缸32排出的中间压力制冷剂气体及液体进入中间储液器4，闪蒸器的饱和气体经中间储液器吸气口41进入中间储液器4，在中间储液器4内，来自闪蒸器的饱和气体与来自一级气缸32的、经过压缩的气体进行混合，混合后的气体被吸入二级气缸31中，中间压力的制冷剂气体被压缩成高压气体并被排放在旋转式压缩机10的壳体1内。来自蒸发器的气体经一级储液器吸气口51进入一级储液器5内，进一步进入一级气缸32中，并被压缩成中压气体，被排放到中间储液器4中，在此与来自闪蒸器的饱和气体混合，再被吸入二级气缸31中，如此周而复始地循环工作。

进一步地，参照图2-图5所示，一级气缸32上设置有阀片孔322，阀片组件36适于安装在阀片孔322内，阀片孔322可与侧向排气通道321相交叉布置，阀片组件36用于控制侧向排气通道321打开或关闭。可选地，阀片孔322为圆柱形孔，阀片组件36为圆柱状结构，阀片组件36与阀片孔322配合。具体而言，阀片组件36可包括阀片和阀座，阀片和阀座固定在一起(焊接、铆接等均可)，将阀片组件36安装在阀片孔322中，阀片组件36可以与对应的气缸固定在一起，或者固定在中隔板37和/或上轴承33、下轴承34上，此部分结构对于本领域技术人员而言是比较容易实现的，在此不展开。

一级气缸32上设置有适于安装滑片的滑片槽323，因为滑片背部存在压力(高背压旋转式压缩机10，壳体1内的压力为排气压力)，滑片才能紧紧跟随活塞，从而实现压缩功能，但是对于两级压缩压缩机而言，在图2-图3所示的一级气缸32上，滑片背后的压力依然是排气压力，虽然这可以保证滑片跟随活塞，但是显然这会增加滑片受力，从而导致滑片先端与活塞的摩擦加剧。合理的设计是应该减小一级气缸32滑片背后的压力，考虑到控制简单、成本较低等原因，一级气缸32的滑片槽323背后压力为中压(一级气缸32排气压力)比较合理。

因此可以在图2-图3所示的一级气缸32上需设计连接槽324，参照图5所示，侧向排气通道321与滑片槽323之间设置有连接槽324，由此，侧向排气通道321内的气体可经连接槽324到达滑片槽323，即到达滑片背部，从而保证滑片的背部压力为从一级气缸32排出的中间压力，从而减小滑片先端与活塞的摩擦和磨损，有利于提升旋转式压缩机10的工作性能，减小工作噪音。

进一步地，中隔板37(局部需要增加面积)和下轴承34共同将连接槽324密封。

参照图6-图8所示，根据本发明另一方面实施例的制冷系统100可以包括：冷凝器20、蒸发器60、闪蒸器40、第一节流装置30、第二节流装置50以及上述实施例的旋转式压缩机10。

其中，冷凝器20的一端(图6中的左端)与旋转式压缩机10的排气口11相连，蒸发器60的一端(图6中的左端)与旋转式压缩机10的吸气口42相连，闪蒸器40设置在冷凝器20和蒸发器60之间，第一节流装置30设置在闪蒸器40与冷凝器20之间，第二节流装置50设置在闪蒸器40与蒸发器60之间，第一节流装置30、第二节流装置50具有节流功能。

制冷系统100的二级气缸31需要气液分离器，以防止压缩机产生液击现象，同时需要中间补气，因此也需要闪蒸器40，本发明中的闪蒸器40兼具气液分离功能，也就是说，一级气缸32压缩排出的气体(中间压力过热气体)，直接进入闪蒸器40中，可以与闪蒸器40内的制冷剂产生热交换，从而进一步降低二级气缸31的吸气温度，进一步优化制冷系统100的能效。

本发明的闪蒸器40可安装在旋转式压缩机10的壳体1上，当然，闪蒸器40的安装位置不限于此。

具体地，如图7所示，闪蒸器40包括：闪蒸器壳体407、内杯406，内杯406设置在闪蒸器壳体407内，内杯406构造为上端敞口的杯状结构，且内杯406的上端与闪蒸器壳体407间隔开。闪蒸器壳体407具有第一进口401、第二进口402、第一出口403、第二出口404，第一进口401与第一节流装置30相连，第二进口402与一级气缸32的侧向排气通道321相连，第一出口403与第二节流装置50相连，第二出口404与二级气缸31的吸气口51相连。

进一步地，第一进口401和第一出口403均伸入内杯406中，第二进口402和第二出口404均伸入内杯406的外壁与闪蒸器壳体407的内壁之间。

可选地，第一出口403的高度低于第二出口404的高度。

当旋转式压缩机10运转时，压缩机的排气口11排出的制冷剂气体进入冷凝器20中，在冷凝器20中放热冷凝成为过冷液体。闪蒸器40内的制冷剂来自两部分，第一部分是来自冷凝器20的，这部分制冷剂经过第一节流装置30节流后由第一进口401进入闪蒸器40的内杯406内，第二部分是由一级气缸32的压缩腔压缩后的制冷剂从侧向排气通道321出来后由第二进口402进入内杯406的外壁与闪蒸器壳体407的内壁之间，在这里，一级气缸32排出的制冷剂及冷冻机油混合物速度降低，因此冷冻机油会沉积下来，不会进入内杯406中，而过热气体会上升进入内杯406中。在闪蒸器40中，来自第二进口402的过热气体与内杯406内的制冷剂进行热交换，导致有部分液态制冷剂在内杯406内蒸发，内杯406上部是不密封的，因此气体可以流过，第二出口404与二级气缸31的吸气口42相连通，在这里，考虑到一级气缸32排出的冷冻机油也需要回到二级气缸31内，因此在第二出口404上增加了一个回油孔405。内杯406内液态的制冷剂通过第一出口403流向第二节流装置50，经过再一次的节流，成为低压的、低温的气液混合态后进入蒸发器60中，此部分制冷剂在蒸发器60中进一步吸热蒸发，蒸发器60的另一端连接一级气缸32压缩腔对应的吸气口51，离开蒸发器60的制冷剂气体被吸入一级气缸32中，并被压缩成中压气体，经侧向排气通道321、第二进口402被排放到闪蒸器40中，在此与来自闪蒸器40的饱和气体(即经过第一节流装置30的气体)混合，再被吸入二级气缸31的压缩腔中，经过进一步压缩之后，排入旋转式压缩机10的壳体1内，制冷系统100如上述所言周而复始地循环工作，制冷剂的流动方向如图1、图6-图8中箭头所示。

通过设置图7所示的闪蒸器40，可以保证一级气缸32排出的冷冻机油不随着闪蒸器40进入蒸发器60，而是进入二级气缸31。

本发明的制冷系统100可用于空调、冰箱等制冷设备。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体；

动力装置，所述动力装置设置在所述壳体内；

压缩机构，所述压缩机构设置在所述壳体内，所述压缩机构被所述动力装置驱动，所述压缩机构包括：气缸组件、上轴承、下轴承，所述上轴承、所述下轴承分别设置在所述气缸组件的两端，且所述气缸组件包括一个终级气缸和至少一个前级气缸，所述终级气缸和所述前级气缸中的每个气缸内设有一级压缩腔，所述前级气缸的至少一个气缸上设置有侧向排气通道，所述侧向排气通道的一端连通对应所述前级气缸的压缩腔，另一端贯穿所述前级气缸的缸壁后连通所述前级气缸的径向外部, 所述前级气缸的所述至少一个气缸上设置有适于安装滑片的滑片槽，所述侧向排气通道与所述滑片槽之间设置有连接槽，所述连接槽位于所述前级气缸的缸壁内，所述滑片槽的一端位于所述前级气缸的缸壁内且与所述连接槽连通，所述滑片槽另一端与所述一级压缩腔连通。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述终级气缸上设置有侧向排气通道，所述侧向排气通道的一端连通对应所述终级气缸的压缩腔，另一端贯穿所述终级气缸的缸壁后连通所述终级气缸的径向外部。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述气缸组件包括一个终级气缸和一个前级气缸，所述前级气缸为一级气缸，所述终级气缸为二级气缸。

4.根据权利要求3所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述一级气缸上设置有阀片孔，阀片组件适于安装在所述阀片孔内，所述阀片组件用于控制所述侧向排气通道打开或关闭。

5.根据权利要求3所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述一级气缸上设置有所述连接槽。

6.根据权利要求5所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述一级气缸和所述二级气缸之间设置有中隔板，所述中隔板和所述下轴承将所述连接槽密封。

7.一种制冷系统，其特征在于，包括：

根据权利要求3-6中任一项所述的旋转式压缩机；

冷凝器，所述冷凝器的一端与所述旋转式压缩机的排气口相连；

蒸发器，所述蒸发器的一端与所述旋转式压缩机的吸气口相连；

闪蒸器，所述闪蒸器设置在所述冷凝器和所述蒸发器之间；

第一节流装置，所述第一节流装置设置在所述闪蒸器与所述冷凝器之间；

第二节流装置，所述第二节流装置设置在所述闪蒸器与所述蒸发器之间。

8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，所述闪蒸器包括：

闪蒸器壳体；

内杯，所述内杯设置在所述闪蒸器壳体内，所述内杯构造为上端敞口的杯状结构，所述闪蒸器壳体具有第一进口、第二进口、第一出口、第二出口，所述第一进口与所述第一节流装置相连，所述第二进口与所述一级气缸的侧向排气通道相连，所述第一出口与所述第二节流装置相连，所述第二出口与所述二级气缸的吸气口相连。

9.根据权利要求8所述的制冷系统，其特征在于，所述第一进口和所述第一出口均伸入所述内杯中，所述第二进口和所述第二出口均伸入所述内杯的外壁与所述闪蒸器壳体的内壁之间。

10.根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述第一出口的高度低于所述第二出口的高度。

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