CN110792601B - 一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器 - Google Patents

一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器，压缩机增焓结构包括：增焓管(5)和增焓缓冲底座(2)，所述增焓缓冲底座(2)上设置有增焓进气孔(10‑1)、能够与所述增焓管(5)连通，所述增焓缓冲底座(2)上还设置有第一缓冲腔(10‑2)，所述第一缓冲腔(10‑2)能够容纳气体，所述第一缓冲腔(10‑2)的一侧与所述增焓进气孔(10‑1)相通地设置、另一侧能将气体导入至压缩机的中压补气腔中。通过本发明使得补气增焓管补进来的气体先进入第一缓冲腔中而被进行缓冲，有效的减弱了补气产生的压力波动，减小增焓管路发生振动和噪声，也有效缓冲了压缩机泵体内部的噪声，从而有效地提高了压缩机的运行可靠性。

Description

一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器。
背景技术
涡旋压缩机因其效率高、体积小、质量轻、运行平稳等特点被广泛运用于制冷空调和热泵等领域。一般来说，涡旋压缩机由密闭壳体、静涡旋盘、动涡旋盘、支架、曲轴、防自转机构供油装置和电机构成，动、静涡旋盘的型线均是螺旋形，动涡旋盘相对静涡旋盘偏心并相差180°安装，于是在动、静涡旋盘间形成了多个月牙形空间。在动涡旋盘以静涡旋盘的中心为旋转中心并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动，此时，冷媒被逐渐推向中心空间，其容积不断缩小而压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体，完成压缩过程。
近来，为拓宽涡旋压缩机的运行范围，各个涡旋厂家开始采用增焓技术。向吸气腔或压缩腔中喷入冷媒气体、液体，即采用增焓技术，可降低压缩机排气温度，并且可提高压缩机的制热性能，因此拓宽了压缩机的运行范围。从制冷循环角度，可细分为应用在R410A等冷媒的喷气增焓技术及应用在R32等冷媒的喷液增焓技术。
压缩机运行时，由于压缩机泵体处的增焓孔内外腔压力波动大，内外压差波动剧烈，冷媒气流不平稳，造成增焓管路振动大，带来噪声和结构可靠性问题。其中，噪声分为两部分：冷媒气流不平稳直接造成气动噪声明显；增焓管路振动大，一方面激发系统内部的汽分、油分等辐射面，另一方面把压缩机泵体运行产生的摩擦噪声传递出来。因此极有必要研究开发出改善增焓孔内外的压力波动的结构，以直接改善压缩机和系统噪声，提高运行可靠性。
由于现有技术中的压缩机由于增焓结构的设置会导致增焓补气时产生压力波动，使得增焓管路发生振动，带来噪声，以及压缩机泵体内部噪声通过增焓管路传递出来，进一步增大了噪声，使得压缩机可靠性降低等技术问题，因此本发明研究设计出一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器。
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压缩机由于增焓结构的设置会导致增焓补气时产生压力波动的缺陷，从而提供一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器。
本发明提供一种压缩机增焓结构，其包括：
增焓管和增焓缓冲底座，所述增焓缓冲底座上设置有增焓进气孔、能够与所述增焓管连通，所述增焓缓冲底座上还设置有第一缓冲腔，所述第一缓冲腔能够容纳气体，所述第一缓冲腔的一侧与所述增焓进气孔相通地设置、另一侧能将气体导入至压缩机的中压补气腔中。
优选地，
所述第一缓冲腔为沿所述增焓缓冲底座的轴向方向贯穿的通槽结构，所述增焓进气孔为盲孔结构、其侧边与所述第一缓冲腔连通。
优选地，
所述增焓缓冲底座上还设置有第一增焓孔、所述第一增焓孔与所述第一缓冲腔的所述另一侧相连通设置，通过所述第一增焓孔能将气体导入至压缩机的中压补气腔中。
优选地，
所述第一增焓孔为沿所述增焓缓冲底座的轴向方向贯穿的通孔结构，所述第一增焓孔的侧边与所述第一缓冲腔连通。
优选地，
还包括静涡旋盘，所述静涡旋盘与所述增焓缓冲底座相对地设置，且所述静涡旋盘上还设置有第二缓冲腔，所述第二缓冲腔与所述第一缓冲腔连通设置、形成对气体共同缓冲的空腔。
优选地，
所述第二缓冲腔为沿所述静涡旋盘的轴向方向不贯穿的盲槽结构，所述第二缓冲腔与所述第一缓冲腔相对的一侧与所述第一缓冲腔连通、与所述第一缓冲腔相背的一侧不贯穿。
优选地，
当还包括第一增焓孔时：所述静涡旋盘上还设置有第二增焓孔，所述第二增焓孔一端与所述第一增焓孔连通、另一端与压缩机的所述中压补气腔连通。
优选地，
所述第二增焓孔为沿所述静涡旋盘的轴向方向贯穿的通孔结构。
优选地，
所述第一缓冲腔与所述第二缓冲腔的容积之和为缓冲腔体积V中，所述压缩机的吸气量为V吸，且有：
Figure GDA0002342313960000031
优选地，
Figure GDA0002342313960000032
本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的压缩机增焓结构。
本发明还提供一种空调器，其包括前述的压缩机。
本发明提供的一种压缩机增焓结构、压缩机和空调器具有如下有益效果：
本发明通过设置增焓缓冲底座、且在增焓缓冲底座上设置第一缓冲腔的结构形式，使得补气增焓管补进来的气体先进入第一缓冲腔中而被进行缓冲，有效的减弱了补气产生的压力波动，减小增焓管路发生振动和噪声，也有效缓冲了压缩机泵体内部的噪声，从而有效地提高了压缩机的运行可靠性；在有增焓缓冲腔时，泵体中压力波动传导至增焓缓冲腔中，由于缓冲腔体积大，压力波动在缓冲腔中就会减小，且由于滞后性加大了压力波动周期，对增焓管中冷媒压力的影响就更小了，从而起到减少气动噪声、减少由增焓管路振动引起的机械噪声、传递出来的泵体摩擦声。
附图说明
图1为本发明的压缩机增焓结构的剖视示意图；
图2为本发明的压缩机增焓结构的俯视示意图；
图3为本发明的压缩机增焓结构中的增焓缓冲底座的结构示意图；
图4为本发明的压缩机增焓结构中的静涡旋盘的结构示意图；
图5为现有技术中的压缩机在增焓时的压力波动曲线图；
图6为本发明的压缩机(具有增焓缓冲腔)在增焓时的压力波动曲线图；
图7为本发明的压缩机增焓结构的冷量与增焓缓冲腔体积之间的关系图；
图8为本发明的压缩机增焓结构的增焓管振动加速度与增焓缓冲腔体积之间的关系图。
图中附图标记表示为：
1、涡旋压缩机上盖；2、增焓缓冲底座；3、静涡旋盘；4、吸气管；5、增焓管；10、增焓缓冲腔；10-1、增焓进气孔；10-2、第一缓冲腔；10-3、第一增焓孔；10-4、第二缓冲腔；10-5、第二增焓孔。
具体实施方式
如图1-8所示，本发明提供一种压缩机增焓结构，其包括：
增焓管5和增焓缓冲底座2，所述增焓缓冲底座2上设置有增焓进气孔10-1、能够与所述增焓管5连通，所述增焓缓冲底座2上还设置有第一缓冲腔10-2，所述第一缓冲腔10-2能够容纳气体，所述第一缓冲腔10-2的一侧与所述增焓进气孔10-1相通地设置、另一侧能将气体导入至压缩机的中压补气腔中。
本发明通过设置增焓缓冲底座、且在增焓缓冲底座上设置第一缓冲腔的结构形式，使得补气增焓管补进来的气体先进入第一缓冲腔中而被进行缓冲，有效的减弱了补气产生的压力波动，减小增焓管路发生振动和噪声，也有效缓冲了压缩机泵体内部的噪声，从而有效地提高了压缩机的运行可靠性；在有增焓缓冲腔时，泵体中压力波动传导至增焓缓冲腔中，由于缓冲腔体积大，压力波动在缓冲腔中就会减小，且由于滞后性加大了压力波动周期，对增焓管中冷媒压力的影响就更小了，从而起到减少气动噪声、减少由增焓管路振动引起的机械噪声、传递出来的泵体摩擦声。
现有技术方案中，并没有对增焓缓冲引起足够重视，也没有探讨过其结构、体积的适用范围等。不同排量的压缩机有着不同的补气策略，会带来不同的缓冲结构。缓冲腔体积在合适的范围内，既能保证压缩机补气顺畅，也解决了由增焓结构带来的噪声、可靠性问题。缓冲腔体积过小，其效果不明显，结构失效；缓冲腔体积过大，会造成补气效率低，同时很大程度上影响了压缩机整机结构设计。
优选地，
所述第一缓冲腔10-2为沿所述增焓缓冲底座2的轴向方向贯穿的通槽结构，所述增焓进气孔10-1为盲孔结构、其侧边与所述第一缓冲腔10-2连通。这是本发明的第一缓冲腔的优选结构形式，通过通槽的结构形式，能够方便其与下方的静涡旋盘上的第二缓冲腔进行连通，从而增大缓冲体积，提高压力波动的减弱效果，增焓进气孔是起到导入气体并将气体导入第一缓冲腔中的作用。
优选地，
所述增焓缓冲底座2上还设置有第一增焓孔10-3、所述第一增焓孔10-3与所述第一缓冲腔10-2的所述另一侧相连通设置，通过所述第一增焓孔10-3能将气体导入至压缩机的中压补气腔中。通过缓冲底座上设置的第一增焓孔能够从第一缓冲腔中引入第一增焓孔中，为进入涡旋压缩机中的中压腔提供了条件。
优选地，
所述第一增焓孔10-3为沿所述增焓缓冲底座2的轴向方向贯穿的通孔结构，所述第一增焓孔10-3的侧边与所述第一缓冲腔10-2连通。这是本发明的第一增焓孔的优选结构形式，通过轴向贯穿的第一增焓孔能够有效将气体导入至中压腔中。
优选地，
还包括静涡旋盘3，所述静涡旋盘3与所述增焓缓冲底座2相对地设置，且所述静涡旋盘3上还设置有第二缓冲腔10-4，所述第二缓冲腔10-4与所述第一缓冲腔10-2连通设置、形成对气体共同缓冲的空腔。这是本发明的增焓缓冲腔的进一步优选结构形式，通过在静涡旋盘上进一步设置的第二缓冲腔，使其能够与第一缓冲腔配合连通，而有效增大缓冲腔的体积，提高减小气体压力脉动的效果，进一步减小振动和噪声。微观地，气体从所述第一缓冲腔进入所述第二缓冲腔、再回到第一缓冲腔(第一缓冲腔和第二缓冲腔组合成增焓缓冲腔10)而进入所述第一增焓孔中。
优选地，
所述第二缓冲腔10-4为沿所述静涡旋盘3的轴向方向不贯穿的盲槽结构，所述第二缓冲腔10-4与所述第一缓冲腔10-2相对的一侧与所述第一缓冲腔10-2连通、与所述第一缓冲腔10-2相背的一侧不贯穿。这是本发明的第二缓冲腔的优选结构形式，通过第二缓冲腔的盲槽结构形式，能够与第一缓冲腔连通的同时另一侧不连通，保证了补气气体的密封性的同时还保证将气体顺利地送出增焓缓冲腔至第一增焓孔中。
优选地，
当还包括第一增焓孔10-3时：所述静涡旋盘3上还设置有第二增焓孔10-5，所述第二增焓孔10-5一端与所述第一增焓孔10-3连通、另一端与压缩机的所述中压补气腔连通。通过第二增焓孔能够与第一增焓孔连通的方式将气体导入至压缩机的中压补气腔中，实现补气增焓的作用。
优选地，
所述第二增焓孔10-5为沿所述静涡旋盘3的轴向方向贯穿的通孔结构。这是本发明的第二增焓孔的优选结构形式，能够有效实现补气增焓。
优选地，
所述第一缓冲腔10-2与所述第二缓冲腔10-4的容积之和为缓冲腔体积V中，所述压缩机的吸气量为V吸，且有：
Figure GDA0002342313960000061
这是本发明的缓冲腔体积与吸气量之间的优选关系，将其设置为
Figure GDA0002342313960000062
能够有效保证制冷量尽可能获得最大、即此时补气效率能达到最大，提高补气效果，如图8。
优选地，
Figure GDA0002342313960000063
这是本发明的缓冲腔体积与吸气量之间的进一步优选关系，将其设置为
Figure GDA0002342313960000064
能够在有效保证制冷量尽可能获得最大的同时还考虑了增焓管振动加速度的因素，能在保证补气效率能达到最大的同时还能最大程度减小增焓管振动，提高补气效果。
本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的压缩机增焓结构。本发明通过设置增焓缓冲底座、且在增焓缓冲底座上设置第一缓冲腔的结构形式，使得补气增焓管补进来的气体先进入第一缓冲腔中而被进行缓冲，有效的减弱了补气产生的压力波动，减小增焓管路发生振动和噪声，也有效缓冲了压缩机泵体内部的噪声，从而有效地提高了压缩机的运行可靠性；在有增焓缓冲腔时，泵体中压力波动传导至增焓缓冲腔中，由于缓冲腔体积大，压力波动在缓冲腔中就会减小，且由于滞后性加大了压力波动周期，对增焓管中冷媒压力的影响就更小了，从而起到减少气动噪声、减少由增焓管路振动引起的机械噪声、传递出来的泵体摩擦声。
本发明还提供一种空调器，其包括前述的压缩机。本发明能够有效的减弱了补气产生的压力波动，减小增焓管路发生振动和噪声，也有效缓冲了压缩机泵体内部的噪声，从而有效地提高了压缩机的运行可靠性。
图1、2展示了涡旋压缩机增焓缓冲腔的一种布置方式。压缩机增焓补气时，中压冷媒经过增焓管5进入增焓缓冲腔10，再经过静涡旋盘增焓孔10-5进入压缩机泵体，完成压缩。
本发明的增焓缓冲腔10如图3、4所示，主要包括：第一缓冲腔10-2、第二缓冲腔10-4。其中，起缓冲作用的是第一缓冲腔10-2、第二缓冲腔10-4。
增焓补气时，中压冷媒依次经过增焓管5、增焓进气孔10-1进入第一缓冲腔10-2和第二缓冲腔10-4进行缓冲，然后依次经过第一增焓孔10-3、第二增焓孔10-5进入压缩机泵体。随着压缩机持续运转，泵体中冷媒的压力变化有周期性且波动巨大，泵体增焓腔中压力变化如图5、6所示。开启增焓时，如图5所示，在没有增焓缓冲腔时，泵体中冷媒压力波动同步带动增焓管中冷媒压力波动，又由于增焓管直径细，易于因外界压力变化而产生振动，从而产生噪声、可靠性问题。泵体中压力值的波动量不变，压力中值由于增焓的缘故而有所抬升。
如图6所示，在有增焓缓冲腔时，泵体中压力波动传导至增焓缓冲腔中，由于缓冲腔体积大，压力波动在缓冲腔中就会减小，且由于滞后性加大了压力波动周期，对增焓管中冷媒压力的影响就更小了，从而起到减少气动噪声、减少由增焓管路振动引起的机械噪声、传递出来的泵体摩擦声。
而用于空调器制冷的涡旋压缩机，缓冲腔体积V中(＝第一缓冲腔体积+第二缓冲腔体积)不宜过大或过小，应取压缩机吸气量V吸的0.15-0.21倍，即
Figure GDA0002342313960000081
其中，压缩机排量V吸是指压缩机的吸气量，即吸气腔体积。
一般而言，用于空调制冷领域的涡旋压缩机，中压腔压力p中与吸气压力p吸、排气压力p排的关系为：
Figure GDA0002342313960000082
公知的气体热力过程方程——多变过程给出压力p与体积v的关系：
p·vn＝常数
其中，n为多变指数，绝热过程中则取值为比热比k，依冷媒种类而定。
按一般的应用于空调领域的涡旋压缩机吸排气腔体积关系及冷媒性质，可以得到缓冲腔体积V中和压缩机排量V吸的大致关系。
再对上述关系进行实验验证，以得出最优的缓冲腔体积范围。补气效率不能直接测量，但是可以依据压缩机在相同工况下冷量的大小来衡量。根据大量实验数据，得到冷量和缓冲腔体积与压缩机排量之比
Figure GDA0002342313960000083
的关系如图7所示。按照曲线关系，得到缓冲腔体积为压缩机排量的0.1-0.27倍时，补气效率较高，压缩机冷量较大。缓冲腔体积为0时，由于压力波动大，补气有一定损失，补气效率低，冷量较低。缓冲腔体积过大时，中压冷媒不能及时进入泵体，即中压冷媒的动能转化为压能，体积越大压能越低，损失就越高，补气效率会下降。
再对增焓管的振动加速度进行测量。如图8所示，相同工况下，缓冲腔体积越大，增焓管的振动加速度值就越小，但是其减小幅度随着缓冲腔体积的增大而减小，在缓冲腔体积为压缩机排量的0.5倍及以上，增焓管振动加速度就不会有太大的变化了。根据曲线，为使增焓管振动加速度值在较小的范围内，增焓缓冲腔体积应在压缩机排量的0.15倍以上。
综合考虑，缓冲腔体积V中不宜过大或过小，应取压缩机排量V吸的0.15-0.21倍。以上就是缓冲腔体积与压缩机排量的关系。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种压缩机增焓结构，其特征在于：包括：
增焓管(5)和增焓缓冲底座(2)，所述增焓缓冲底座(2)上设置有增焓进气孔(10-1)、能够与所述增焓管(5)连通，所述增焓缓冲底座(2)上还设置有第一缓冲腔(10-2)，所述第一缓冲腔(10-2)能够容纳气体，所述第一缓冲腔(10-2)的一侧与所述增焓进气孔(10-1)相通地设置、另一侧能将气体导入至压缩机的中压补气腔中；
所述增焓进气孔(10-1)的侧边与所述第一缓冲腔(10-2)连通；所述增焓缓冲底座(2)上还设置有第一增焓孔(10-3)、所述第一增焓孔(10-3)与所述第一缓冲腔(10-2)的所述另一侧相连通设置，通过所述第一增焓孔(10-3)能将气体导入至压缩机的中压补气腔中，所述第一增焓孔(10-3)的侧边与所述第一缓冲腔(10-2)连通；
还包括静涡旋盘(3)，所述静涡旋盘(3)与所述增焓缓冲底座(2)相对地设置，且所述静涡旋盘(3)上还设置有第二缓冲腔(10-4)，所述第二缓冲腔(10-4)与所述第一缓冲腔(10-2)连通设置、形成对气体共同缓冲的空腔；
所述第一缓冲腔(10-2)与所述第二缓冲腔(10-4)的容积之和为缓冲腔体积V中，所述压缩机的吸气量为V吸，且有：
Figure FDA0003183120390000011
2.根据权利要求1所述的压缩机增焓结构，其特征在于：
所述第一缓冲腔(10-2)为沿所述增焓缓冲底座(2)的轴向方向贯穿的通槽结构，所述增焓进气孔(10-1)为盲孔结构。
3.根据权利要求2所述的压缩机增焓结构，其特征在于：
所述第一增焓孔(10-3)为沿所述增焓缓冲底座(2)的轴向方向贯穿的通孔结构。
4.根据权利要求1所述的压缩机增焓结构，其特征在于：
所述第二缓冲腔(10-4)为沿所述静涡旋盘(3)的轴向方向不贯穿的盲槽结构，所述第二缓冲腔(10-4)与所述第一缓冲腔(10-2)相对的一侧与所述第一缓冲腔(10-2)连通、与所述第一缓冲腔(10-2)相背的一侧不贯穿。
5.根据权利要求1所述的增焓结构，其特征在于：
当还包括第一增焓孔(10-3)时：所述静涡旋盘(3)上还设置有第二增焓孔(10-5)，所述第二增焓孔(10-5)一端与所述第一增焓孔(10-3)连通、另一端与压缩机的所述中压补气腔连通。
6.根据权利要求5所述的压缩机增焓结构，其特征在于：
所述第二增焓孔(10-5)为沿所述静涡旋盘(3)的轴向方向贯穿的通孔结构。
7.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1-6中任一项所述的压缩机增焓结构。
8.一种空调器，其特征在于：包括权利要求7所述的压缩机。
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