CN111412139B - 旋转式压缩机及具有其的冷冻循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转式压缩机及具有其的冷冻循环装置。该旋转式压缩机包括：壳体，壳体中设置有电机和由电机驱动的压缩机构部，压缩机构部包括气缸，气缸中具有压缩腔、位于压缩腔内的转子和抵接转子外周的滑片，气缸上开设有供滑片进行往复运动的滑片槽；弹簧，弹簧设置在滑片槽的后端；弹簧控制器，弹簧控制器与弹簧相连，且弹簧控制器构造成：当电机停止后，壳体内的压力下降，弹簧控制器驱使弹簧按压滑片，当电机启动后，壳体内的压力上升，弹簧控制器自动解除弹簧对滑片的按压。根据本发明的旋转式压缩机，可在电机停止后，使弹簧按压滑片，在电机启动后，自动解除弹簧对滑片的按压，缓解弹簧的疲劳磨损与弯曲损坏现象。

Description

旋转式压缩机及具有其的冷冻循环装置

相关申请的交叉引用

本发明要求申请日为2019年10月30日、申请号为201921851263.8、专利申请名称为“旋转式压缩机及具有其的冷冻循环装置”的优先权。

技术领域

本发明涉及压缩机领域，具体而言，涉及一种旋转式压缩机及具有其的冷冻循环装置。本发明与提高压缩机可靠性的新技术有关，可应用于空调、制冷设备和热水器等的压缩机中，在压缩机启动后，会自动暂停按压滑片背部的线圈弹簧(压缩弹簧)的动作。

背景技术

抵接在旋转式压缩机的压缩腔内公转的转子外周并做往复运动的滑片是吸入低压气体，将其压缩成高压气体的旋转压缩机的基础构件。但是，由于压缩机启动时会产生升压，需要使用按压滑片背部的弹簧。

压缩机启动升压后，就不需要使用弹簧。此现象经专利文献JPA1998259787已被大众所知。但是，使压缩机启动后自动暂停运动中的弹簧很困难，且该课题将持续数年。

另外，自1980年采用变频电机以来，旋转式压缩机的小型化和高速化得以发展，最近，从电动汽车(EV)的小型化、轻量化和提高效率的观点来看，正在朝150rps或200rps以上的高速化研究方向发展。但是，随着旋转式压缩机的高速化发展，弹簧的疲劳磨损和弯曲损坏问题已经愈发明显。

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，在旋转式压缩机启动后使弹簧运动自动停止，只利用作用于滑片背部的气体压力来继续发挥压缩作用。

本发明还提出了一种具有上述旋转式压缩机的冷冻循环装置。

根据本发明实施例的旋转式压缩机包括：壳体，所述壳体中设置有电机和由所述电机驱动的压缩机构部，所述压缩机构部包括气缸，所述气缸中具有压缩腔、位于所述压缩腔内的转子和抵接所述转子外周的滑片，所述气缸上开设有供所述滑片进行往复运动的滑片槽；弹簧，所述弹簧设置在所述滑片槽的后端；弹簧控制器，所述弹簧控制器与所述弹簧相连，且所述弹簧控制器构造成：当所述电机停止后，所述壳体内的压力下降，所述弹簧控制器驱使所述弹簧按压所述滑片；当所述电机启动后，所述壳体内的压力上升，所述弹簧控制器自动解除所述弹簧对所述滑片的按压。

根据本发明实施例的旋转式压缩机，通过设置弹簧和弹簧控制器，可在电机停止后，使弹簧按压滑片，在电机启动后，解除弹簧对滑片的按压，避免弹簧始终跟随滑片运动而导致的弹簧疲劳磨损与弯曲损坏问题。

根据本发明的一些实施例，位于所述滑片槽后端的所述弹簧控制器具有收纳所述弹簧的空筒管、与所述空筒管滑动配合且连接所述弹簧的滑动阀、连接所述滑动阀另一端的低压弹簧、收纳所述低压弹簧的低压腔、对所述低压腔开孔且连接所述压缩腔的低压管。

进一步地，所述旋转式压缩机还包括：储液器，所述储液器设置在所述壳体的外侧，所述储液器与所述压缩腔之间通过吸气管相连通，所述低压管与所述吸气管连通。

根据本发明的一些实施例，通过所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差，所述滑动阀适于与所述空筒管进行滑动配合。

具体地，当所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差小于目标值时，所述弹簧与所述滑片的后端贴合；当所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差大于所述目标值时，所述弹簧与所述滑片的后端分离。

根据本发明的一些实施例，所述气缸上开设有与所述滑片槽连通的背面槽，所述背面槽位于所述滑片槽与所述滑动阀之间，且所述背面槽与所述壳体的内部连通。

根据本发明的一些实施例，所述滑片的后端具有滑片凸起，所述弹簧为线圈弹簧，所述滑片凸起的外径小于所述线圈弹簧的直径。

可选地，所述弹簧控制器还包括：侧面板，所述侧面板适于封闭所述空筒管的外端，以在所述空筒管内的所述侧面板与所述滑动阀之间形成所述低压腔，所述低压管固定在所述侧面板上。

根据本发明的一些实施例，所述压缩机构部有多个气缸，其中至少一个所述气缸设置有所述弹簧控制器。

根据本发明另一方面实施例的冷冻循环装置，包括冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及上述的旋转式压缩机。

所述冷冻循环装置与上述的旋转式压缩机相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是停止中的旋转式压缩机的纵截面图(第一实施例)；

图2是图1的旋转式压缩机的Y-Y截面，压缩机构部的中心平面图；

图3展示滑片后端的线圈弹簧的动作示意图；

图4表示启动后过渡到稳定运转的旋转式压缩机示意图；

图5表示组成弹簧控制器的部件和组装；

图6是应用弹簧控制器的双缸旋转压缩机的纵截面图(第二实施例)。

附图标记：

2-壳体、3-排气管、4-吸气管、5-压缩机构部、8-储液器、10-气缸、11-压缩腔、13-滑片槽、14a-滑片槽侧孔、14b-背面槽、15-滑片、15c-背面突出部(滑片凸起)、16-转子、20-弹簧控制器、21-低压腔、23-低压管、24-圆筒管(空筒管)、30-弹簧、31-滑动阀、32-低压弹簧。

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。

第一实施例：

图1为具有弹簧控制器20的单缸旋转式压缩机1A的纵截面图。图2为图1的Y-Y截面图，展示了压缩机构部5和弹簧控制器20的内部构造。在图1、图2中，停止的压缩机1A由收纳于密闭壳体2中的电机6和由电机6驱动的压缩机构部5组成，排气管3对壳体2开孔，且壳体2侧面具有弹簧控制器20和储液器8。

压缩机构部5由固定在壳体2内周且中心具有压缩腔11的气缸10、分别密封压缩腔11的上下开孔面的主轴承36和副轴承38、与轴承滑动配合且具有偏心轴35a的曲轴35、设置在压缩腔11的转子16、以及抵接转子16外周并与气缸10的滑片槽13滑动配合的滑片15组成。

弹簧控制器20位于滑片15的后端、连接气缸10的外周且固定在壳体2上，弹簧控制器20的中心与气缸10的滑片槽侧孔14a(图2)的中心一致。弹簧控制器20中含有与圆筒管24(图2)滑动配合的滑动阀31、连接滑动阀31的线圈弹簧30、以及在低压腔21中按压滑动阀31的低压弹簧32。

圆筒的滑动阀31密闭划分弹簧控制器20的内部压力，在滑动阀31的一方固定弹簧30，另一方的低压腔21具备低压弹簧32。滑动阀31因两侧压力差(Δp)在圆筒管24内部滑动，因此低压弹簧32伸缩。对低压腔21开孔的低压管23连接对储液器8内部开孔的吸气管4。吸气管4连接气缸10的吸气孔12(图2)，连通压缩腔11。

停止中的压缩机1A的壳体2压力和储液器8压力相同且为低压。此时，电机6启动使压缩机1A启动，壳体2压力上升后，弹簧控制器20开孔端(即图1中弹簧控制器20的左端)的压力上升，低压腔21的压力下降。

图3展示滑片15后端的线圈弹簧30的动作。图A中，压缩机1A停止后，壳体2压力降低，与低压腔21的压力差(Δp)变小，在低压弹簧32的弹簧力作用下，滑动阀31向左移动。当Δp＝0时，滑动阀31静止于滑片槽侧孔14a右端。此时，弹簧30嵌入静止的滑片15的背面突出部分15c并停止。

图B中，压缩机1A重启使壳体2升压，高于低压腔21的压力后，滑动阀31和弹簧30向右移动，与做往复运动的滑片的15背面突出部分15c分离。此时，滑片15在作用于其背面的壳体2的压力下进行往复运动。

即，通过作用于滑片15背面的背压(中压Pm)和作用于其前端的压缩腔11的压力(低压～中压)之间的压力差，滑片15抵接公转的转子16外周，并在滑片槽13中进行往复运动。比较上述压力差产生的滑片按压力和压缩机1A启动所需的弹簧30的按压力，气体压力压倒性的大。

例如，压缩机1A是搭载于家用空调(冷媒R410A)上的旋转式压缩机，设承受气体压力的滑片15背部面积是0.8cm²，压缩机1A启动约60秒后的壳体2压力为1.5MPaA，吸气管4的压力为1.0MPaA，则滑片15的背部按压力是12kgf(定值)，滑片15的前端按压力(压缩机11的反作用力)在8kgf～10kgf之间变化，该差成为滑片15的背部按压力，在2kgf～4kgf的范围内变化。

另一方面，弹簧30对滑片15的背部最大按压力(设定值)为定值，与滑片15的背部面积无关，其最大按压力设计为约0.6kgf。因此，在压缩机1A的运行中，通过滑片15作用于转子16外周的按压力的气体压力较大，约为弹簧30的3.3～6.6倍。

其后，压缩机1A进入稳定运行，壳体2的压力升压至3.0MPaA后，高压气体产生的对滑片15的背部按压力进一步增加，滑片15前端的气体泄漏减少。这样，弹簧30就变成了只在旋转式压缩机启动时需要的重要部件。

图4展示稳定运行中的压缩机1A。如上所述，弹簧30与滑片15分离，进行往复运动的滑片15在气体压力作用下抵接公转的转子16外周。

对储液器8开孔的吸气管4吸入的低压气体在压缩腔11被压缩后成为高压气体，通过开孔的排气孔36a和排气阀36b排出的高压气体经过消声器36c排出壳体2内部。从排气管3排出的高压气体在冷凝器50成为液态冷媒，经由膨胀阀51的低压冷媒在蒸发器52变为低压气体，流向储液器8。

图5展示弹簧控制器20的构成部件和其组装。首先，把在弹簧30右端成型的密着卷30b拧入滑动阀31内部的螺丝扣31a中，弹簧30产生的弹力效果使弹簧30与滑动阀31结合且不发生松动。

其次，将固定有弹簧30的滑动阀31插入圆筒管24，从圆筒管24的右侧开孔端插入低压弹簧32。之后，将固定有低压管23的侧面板22电阻焊到圆筒管24，弹簧控制器20完成。

另外，推荐以下方法：将弹簧控制器20连接到壳体2时，将压缩机构部5点焊到壳体2的内径后，继吸气管4(图2)后只将圆筒管24固定在壳体2的侧面孔，之后从圆筒管24的开孔端按顺序插入固定有弹簧30的滑动阀31和低压弹簧32，最后将固定有低压管23的侧面板22电阻焊到圆筒管24。

如图1所示，由于连接在壳体2侧面的弹簧控制器20在外径约60mm～70mm的储液器8的侧面范围内突出，例如在空调机的室外机内部配置压缩机1A是没有问题的。

第二实施例：

图6所示的双缸旋转式压缩机1B的壳体2中收纳的压缩机构部5B具备第一气缸10A和第二气缸10B。吸气管4a和吸气管4b分别连接这些气缸的侧面，与第一实施例同样，弹簧控制器20连接第一气缸10A。弹簧控制器20的低压管23连接吸气管4a。

A滑片15a和B滑片15b分别连接在第一气缸10A和第二气缸10B各自具备的A压缩腔11a和B压缩腔11b内公转的A转子16a和B转子16b。

压缩机1B启动的同时，A滑片15a进行往复运动，壳体2的压力上升后，利用壳体2的升压，5秒～10秒后B滑片15b开始运动，上述的两块滑片开始吸入和压缩低压气体。

启动约15秒后，由于弹簧30会和第一实施例一样与A滑片15a分离，A滑片15a和B滑片15b在壳体2的气体压力下，分别追随A转子16a和B转子16b，双缸压缩继续运行。

压缩机1B停止后，上述两个滑片分别抵接上述两个活塞(即转子)的外周。此时，随着壳体2的压力下降，在弹簧控制器20中静止的弹簧30内开始向A滑片15a背部移动复位。其后，当ΔP变为零时压缩机1B可以重启。

多缸旋转式压缩机与双缸旋转式压缩机类似，这里不再赘述。在双缸及多缸的旋转式压缩机中，只要在任意一个气缸上配置弹簧控制器20，即使省略其他气缸的所有弹簧，所有气缸也可以吸气和压缩气体。

根据本发明实施例的旋转式压缩机具有以下有益效果：

(1)在使用线圈弹簧30进行滑片15往复运动作用的旋转式压缩机中，可以防止弹簧故障，从而防止弹簧磨耗引发的压缩机故障。

(2)弹簧控制器20可根据压缩机的压力变化自动控制。即不需要使用电子控制和电动零件。

(3)因此，在现有的机器上搭载本发明或者更换为本发明可以提高该机器的可靠性。

(4)今后，搭载于备受期望的EV上的旋转式压缩机的高速运行中，该技术是必需的。也就是说，与压缩机的运行速度无关，可以提高部件的可靠性。

(5)提高搭载多个多缸旋转式压缩机的多联压缩机系统的可靠性。

(6)此项发明不仅可以应用于立式旋转压缩机，还可以应用于卧式旋转压缩机。

下面结合图1-图6详细描述根据本发明实施例的旋转式压缩机。

参照图1、图4、图6所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机可以包括：壳体2、弹簧30和弹簧控制器20。

壳体2中设置有电机6和由电机6驱动的压缩机构部5，压缩机构部5包括气缸10，气缸10中具有压缩腔11、位于压缩腔11内的转子16和抵接转子16外周的滑片15，气缸10上开设有供滑片15进行往复运动的滑片槽13，弹簧30设置在滑片槽13的后端。

弹簧控制器20与弹簧30相连，且弹簧控制器20构造成：当电机6停止后，壳体2内的压力下降，弹簧控制器20驱使弹簧30按压滑片15，具体为按压滑片15的后端；当电机6启动后，壳体2内的压力上升，弹簧控制器20自动解除弹簧30对滑片15的按压。

当壳体2内的压力上升至某一目标值时，滑片15不再需要被弹簧30按压，因此，弹簧控制器20在壳体2压力的作用下，自动解除弹簧30对滑片15的按压，由此可以减缓甚至避免因弹簧30始终跟随滑片15往复运动而导致的弹簧30疲劳磨损与弯曲损坏问题。

换言之，弹簧30对滑片15的解除按压动作是在壳体2内的压力上升至某一目标值时自动实现的，不需要人为参与，也不需要使用电子控制和电动零件，有利于简化旋转式压缩机的结构。

根据本发明实施例的旋转式压缩机，通过设置弹簧30和弹簧控制器20，可在电机6停止后，使弹簧30按压滑片15，在电机6启动后，自动解除弹簧30对滑片15的按压，减缓甚至避免弹簧30始终跟随滑片15运动而导致的弹簧30疲劳磨损与弯曲损坏问题，从而降低弹簧30的故障发生率，进一步降低由弹簧30磨耗引发的压缩机故障。

弹簧控制器20设置在滑片槽13后端，且参照图3、图5所示，弹簧控制器20具有空筒管24、滑动阀31、低压弹簧32、低压腔21、低压管23。其中，空筒管24的内部中空，可用于收纳弹簧30，滑动阀31与空筒管24滑动配合，且滑动阀31的一端连接弹簧30，低压弹簧32连接滑动阀31的另一端，低压腔21形成在空筒管24内，且低压腔21用于收纳低压弹簧32，低压管23对低压腔21开孔且与压缩腔11连通。

滑动阀31的外周面与空筒管24的内周面贴合，可选地，空筒管24为圆筒管或方筒管或其它形状的筒管。

进一步地，如图1-图2所示，旋转式压缩机还包括储液器8，储液器8设置在壳体2的外侧，储液器8与压缩腔11之间通过吸气管4相连通，低压管23与吸气管4连通。

通过壳体2的压力和低压腔21的压力的压差，滑动阀31适于与空筒管24进行滑动配合。例如，当壳体2的压力小于低压腔21的压力时，滑动阀31沿空筒管24向左滑动；当壳体2的压力大于低压腔21的压力时，滑动阀31沿空筒管24向右滑动。

具体而言，当壳体2的压力和低压腔21的压力的压差小于该目标值时，该压差产生的气体按压力小于弹簧30的回弹力，此时，弹簧30与滑片15的后端贴合。当壳体2的压力和低压腔21的压力的压差大于该目标值时，该压差产生的气体按压力大于弹簧30的回弹力，此时，弹簧30与滑片15的后端分离。

如图2-图3所示，气缸10上开设有与滑片槽13连通的背面槽14b，背面槽14b位于滑片槽13与滑动阀31之间，且背面槽14b与壳体2的内部连通，这样，背面槽14b内的压力便与壳体2的内部压力等同。背面槽14b内的压力为滑片15的背压，推动滑片15往复移动。

当背面槽14b内的压力和低压腔21的压力的压差小于该目标值时，弹簧30与滑片15的后端贴合。当背面槽14b内的压力和低压腔21的压力的压差大于该目标值时，弹簧30与滑片15的后端分离。

如图2-图3所示，滑片15的后端具有滑片凸起15c，弹簧30为线圈弹簧30，滑片凸起15c的外径小于线圈弹簧30的直径，由此保证弹簧30与滑片15的后端贴合时，滑片凸起15c能够伸入线圈弹簧30的圈内，防止线圈弹簧30与滑片15后端发生相对滑移。

可选地，弹簧控制器20还包括侧面板22，如图3、图5所示，侧面板22适于封闭空筒管24的外端(即图5中的右端)，以在空筒管24内的侧面板22与滑动阀31之间形成上述的低压腔21，低压管23固定在侧面板22上，且低压管23的一端连通低压腔21，另一端连通吸气管4。

压缩机构部5有多个气缸10，其中至少一个气缸10设置有弹簧控制器20。例如可以仅有一个气缸10设置有弹簧控制器20，也可以有两个气缸10设置有弹簧控制器20，还可以是所有气缸10均设置有弹簧控制器20。

根据本发明另一方面实施例的冷冻循环装置，包括冷凝器50、膨胀阀51、蒸发器52以及上述实施例的旋转式压缩机。

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 (9)

1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体中设置有电机和由所述电机驱动的压缩机构部，所述压缩机构部包括气缸，所述气缸中具有压缩腔、位于所述压缩腔内的转子和抵接所述转子外周的滑片，所述气缸上开设有供所述滑片进行往复运动的滑片槽；

弹簧，所述弹簧设置在所述滑片槽的后端；

弹簧控制器，所述弹簧控制器与所述弹簧相连，且所述弹簧控制器构造成：当所述电机停止后，所述壳体内的压力下降，所述弹簧控制器驱使所述弹簧按压所述滑片；当所述电机启动后，所述壳体内的压力上升，所述弹簧控制器自动解除所述弹簧对所述滑片的按压；

位于所述滑片槽后端的所述弹簧控制器具有收纳所述弹簧的空筒管、与所述空筒管滑动配合且连接所述弹簧的滑动阀、连接所述滑动阀另一端的低压弹簧、收纳所述低压弹簧的低压腔、对所述低压腔开孔且连接所述压缩腔的低压管。

2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，还包括：储液器，所述储液器设置在所述壳体的外侧，所述储液器与所述压缩腔之间通过吸气管相连通，所述低压管与所述吸气管连通。

3.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，通过所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差，所述滑动阀适于与所述空筒管进行滑动配合。

4.根据权利要求3所述的旋转式压缩机，其特征在于，当所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差小于目标值时，所述弹簧与所述滑片的后端贴合；当所述壳体的压力和所述低压腔的压力的压差大于所述目标值时，所述弹簧与所述滑片的后端分离。

5.根据权利要求1或3所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述气缸上开设有与所述滑片槽连通的背面槽，所述背面槽位于所述滑片槽与所述滑动阀之间，且所述背面槽与所述壳体的内部连通。

6.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述滑片的后端具有滑片凸起，所述弹簧为线圈弹簧，所述滑片凸起的外径小于所述线圈弹簧的直径。

7.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述弹簧控制器还包括：侧面板，所述侧面板适于封闭所述空筒管的外端，以在所述空筒管内的所述侧面板与所述滑动阀之间形成所述低压腔，所述低压管固定在所述侧面板上。

8.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述压缩机构部有多个气缸，其中至少一个所述气缸设置有所述弹簧控制器。

9.一种冷冻循环装置，其特征在于，包括：冷凝器、膨胀阀、蒸发器以及权利要求1-8中任一项所述的旋转式压缩机。

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