CN1116278A - 具有液体注入的旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

在一种高侧旋转式压缩机(10)中，液体冷冻剂通过一毛细管(50)和液体注入口(24-2)供给至压缩腔(C)。润滑剂只在吸入口已闭合后且在腔内压力超过液体注入供给压力前才被分送。

Description

具有液体注入的旋转式压缩机

在一固定叶片或滚动活塞的压缩机中，叶片受偏置力而与圆筒形滚柱或活塞接触。滚柱或活塞由位于曲轴上的偏心部分携带并沿着缸的内表面以线接触方式运动，这样，活塞和缸共同构成新月形的空间。此空间绕着曲轴的轴线转动，且由叶片与活塞共同分割成一吸入腔和一压缩腔。在用于封闭冷冻剂系统的滚动活塞压缩机中，通常实际上采用压缩机的废热并将其保持在可接受的冷却状态。在各种制冷应用中或在输入功率大于约两马力时，电机产生的热量不能作到在不显著提高废气和线圈温度的情况下被废气吸收。

在一侧滚动活塞压缩机中，机壳内部处于排气压力。在压缩冲程开始和排气冲程开始之间，由缸、活塞和叶片所限定的截留容积从吸气压力变到排气压力。将液体冷冻剂注入截留容积内有几种结果。在截留容积内，被压缩的物质增加，而由于液体冷冻剂的蒸发使温度降低。温度降低而其热量被废气带走，从而有助于冷却电机线圈。因为被压缩的物质增加，根据系统的特性，工作容量会减少。影响工作容量的因素包括液体注入源及数量，在注入口是否产生回流，以及稳定状态条件和系统负载及环境温度究竟如何等。为了保持压缩机的工作容量恒定，活塞与开口协作以打开一个受限制的开口，从而允许液体冷冻剂在压缩冲程的一部分期间时注入，但其他时候截流。注入发生在吸入口被和截留容积隔离之后，但重要的是要防止液体注入管路内的回流。当截留容积的压力增加时，由于在排气阀、冷凝器和液体管路内的压力损失，此压力可能超过液体注入口内的压力。理想状态应该是，当截留容积内的压力达到注入口压力值时，应当封闭液体注入口。这一点随工作状态而变化，而注入的流阻减轻了回流的趋势。

经过蒸发器的物质流决定系统的制冷能力，并被从蒸发器进入压缩机吸入腔的气流所限制。这样，液体注入代表了由压缩机压缩但并不经过蒸发器的冷冻剂，而且对制冷系统的冷却能力没有影响。上述讨论假定液体不影响压缩机工作容量而且在冷冻剂超过系统冷却所需的情况下进行并准备用于电机冷却。

本发明的一个目的是不改变压缩机或蒸发器工作容量通过液体注入来提供电机冷却。

本发明的另一目的是优化液体注入口的位置。通过本发明得以实现这些目的以及其后将变得很清楚的其他一些目的。

基本上，只有在截留容积的压力低于与液体联通的液体冷冻剂压力的期间内，才通过毛细管从冷凝器下游某处供给液体冷冻剂并将之注入截留容积内，否则则截堵流体联通。

图1是示意地位于冷冻回路内的采用本发明的压缩机的部分剖视图；

图2是沿图1中2—2线的剖视图；

图3是液体注入结构的放大视图；

图4A—D显示了活塞与液体注入结构以90°间隔的协同动作；以及

图5是显示液体注入器优选位置的示意图。

在图1和图2中，标号10一般表示一立式的高侧滚动活塞压缩机。压缩机10位于制冷回路内，此回路依次包括压缩机10、冷凝器70、膨胀阀80和蒸发器90。标号12一般表示机壳。吸管16与机壳12密封，并提供在与蒸发器90相连的抽吸集气室14与吸入腔S之间提供流体联通。吸入腔S由缸20的内孔20—1、活塞22、泵端轴承24和电机端轴承28所限定。

偏心轴40包括一个支承并接纳在泵端轴承24的孔24—1内的部分40—1、容纳在活塞22的孔22—1内的偏心部分40—2和支承并接纳在电机端轴承28的孔28—1内的40—3部分。拾油管34从部分40—1内的孔伸入贮油箱36内。定子42由热压装配、焊接或任何其它适当的方式固装到机壳12。转子44比如可用热压装配适当地固装到轴40，并且位于定子42的孔42—1内，并与其一起构成了变速电机。叶片30由弹簧31偏压使之与活塞22接触。到现在为止，所描述的压缩机10基本上是常规的。

本发明增加了机加工出的液体冷冻剂注入口24—2，其直径最好为0.5到1.3毫米。如图3显示得最清楚，注入口24—2连接到毛细管50，毛细管50接纳在孔24—3内。连接管52位于孔24—4内，并且从机壳12内部围绕、支承并密封着毛细管50。连接管52伸过机壳12并且由密封件54密封到毛细管50，同时由管56密封到机壳12。如下面将要详细解释的那样，液体注入口24—2的位置设定得使活塞22与其协作以便在压缩循环期间开启和关闭注入口24—2。

在工作时，转子44和偏心轴40作为一个单元旋转，而偏心部分40—2使活塞22运动。贮油箱36内的油通过拾油管34被吸入孔40—4内，起着离心泵的作用。泵吸作用取决于轴40的转速。如图2中看得最清楚，送至孔40—4的油能流入位于部分40—1、偏心部分40—2及部分40—3内、以偏心部分40—2内的通道40—5为例的一组经向延伸的通道内，以分别润滑轴承24、活塞24及轴承28。从孔40—4流出的过量的油或者向下流过转子44和定子42到贮油箱36，或者在排到贮油箱36之前、或者在排到贮油箱36之前由转子44和定子42间的环形间隙中的流动气体携带而冲击并收集在罩盖12—1的内侧上。活塞22与叶片30以传统的方式进行协作，使得通过吸管16和通道20—2将气体吸到吸入腔5。吸入腔S内的气体被压缩且由排出阀29排到消音器32的内部。被压缩的气体经过消音器32进入机壳12的内部，并且经由转动着的转子44和定子42之间的环形间隙并通过排出管路60到达制冷回路的冷凝器70。

现参看图4A，会注意到吸入腔S占据了活塞22与孔20—1之间的整个新月形空间，并且标志吸入和压缩过程两者的终结。在从图4A移位90°的图4B中，图4A中的吸入腔已从吸管16割开并且已转换成压缩腔C而新的吸入腔正在形成。图4C对应于图1和图2，并且代表了压缩过程的中间位置。图4D代表了名义上均在图4A中完成的吸入和排出过程的以后部分。

在图4B中清楚示出的每个压缩循环的开始时，压缩腔C里的压力小于冷凝器压力。结果，如果口24—2被揭开的话在冷凝器压力下的液体冷冻剂受力而通过毛细管50、孔24—3及液体注入口24—2进入压缩腔C，经过口24—2注入压缩腔的液体冷冻剂蒸发了，冷却并增加压缩腔C内的冷冻剂物质并且扩散。比较图4A和图4B，很清楚液体注入口24—2只在吸入进口被密封后才被开启，这样全部容积的冷冻都在那里。同样地，比较图4C和图4D，在压缩腔C内的压力到达注入压力前，活塞22就封闭液体注入口24—2，从而防止了回流。

液体注入24—2的具体位置及尺寸是非常重要的。具体地说，它能控制进行注入有效时间的多少、进行注入的压差范围、及注入冷冻剂的量。在理想状态下，注入冷冻剂的数量只是以提供冷却所需的程度。由于部件设计成在较高温度下工作，过量的冷却因为温度较低且冷却电机的废气流量加大，使能耗有一净增加。注入口24—2的位置必须设定成在工作期间由活塞22盖住和揭开，并且只在压缩过程期间揭开。更可取地，在整个压缩过程中进行注入，但由于在压缩过程期间压差减小，液体注入的速度随着压缩过程的进行而减小。结果，在压缩过程完成时的注入流速将为零或非常小，甚到可能有回流的趋势。两个因素保证了这一点，即注入口24—2的尺寸和注入过程的有效时间。现在参看图5，0是偏心部分40—2的中心路径。永远被活塞22覆盖并且不能由活塞22用来进行阀门动作的区域由圆P标出。在圆P和孔20—1之间的环形区域可以由活塞22进行阀门操作。圆Q表示压缩腔C从吸入通道20—2隔开时活塞22的位置。圆R表示当压缩腔C内的压力等于毛细管50内的压力时活塞22的位置。应当注意到，由于积聚在腔C内的压力是腔C容积的减少量、经过管50进入腔C的物质流和在孔24—3或毛细管50内的冷冻剂的压力等的函数，圆R是一种设计选择。经管50进入腔C的物质流依次又是注入口24—2的尺寸和液体流通时间的函数。

点X是圆Q和圆P的交点。点Y是圆P和圆R的交点。点Z是在圆P径向向外圆Q和圆R的交点。因此，液体注入口24—2位于点X、Y、Z所围绕的区域内，通过将注入口24—2置于点X、Y、Z所围绕的区域内，可以控制进入截留容积的物质流以适应冷却的需要，因为它是与压缩过程内的某点相关且当在压缩过程中到达排出压力时有助于控制。注入冷冻剂的数量因此得到控制，而且，由于注入流可以认为是绕过蒸发器流成为电机冷却流的一个设计附加流，因此不影响制冷系统的工作能力。

尽管以立式、变速压缩机为例图示和描述了本发明，本技术领域熟练人员会想到其他的修改。比如，本发明既适用于卧式压缩机，也适用于立式压缩机。类似地，电机不必是一变速电机。因此希望本发明仅由后附的权利要求书来限定范围。

Claims (6)

1.一种制冷系统，包含有冷冻剂和依次包括一高侧旋转式压缩机(10)、一冷凝器(70)、膨胀装置(80)和一蒸发器(90)，所述压缩机包括：

机壳装置(12)，具有第一端和第二端；

缸装置(20)，含有泵装置，包括一叶片和一与所述缸装置共同构成吸入腔(S)和压缩腔(C)的活塞；

所述缸装置固定地置于所述机壳装置内并靠近所述第一端；

第一轴承装置(24)，固定至所述缸装置并向所述第一端延伸；

第二轴承装置(28)，固定至所述缸装置并向所述第二端延伸；

电机装置，包括转子装置(44)和定子装置(42)；

所述定子装置固定地置于所述机壳装置内并在所述缸装置和所述第二端之间，并且与所述缸装置和所述第二轴承装置轴向隔开；

偏心轴装置(40)，由所述第一和第二轴承装置支承，且包括可工作地连接到所述活塞的偏心装置(40—2)；

所述转子装置固定至所述轴装置以便与之形成一体并位于所述定子内以与其构成一环形间隙；

吸入装置(16)，用来将气体供给到所述泵装置；

排出装置(60)，与所述机壳装置流体联接；其特征在于，还包括：

开入所述压缩腔的液体冷冻剂注入口(24—2)；

受限制的传闭塞装置(50)，用来在冷凝器压力下将液体冷冻剂传送到所述注入口；

所述活塞与所述注入口协作以在每个压缩循环的一部分时间内将液体冷冻剂传送至所述压缩腔。

2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述液体冷冻剂注入口位于所述第一轴承装置内。

3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机是一立式压缩机。

4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述的电机装置是一变速电机。

5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述冷冻剂注入口直径为0.5到1.3毫米。

6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述的液体冷冻剂注入口位于在每个压缩循环期间由所述活塞盖住和揭开的区域内且仅仅当所述注入口与所述压缩腔联通且当所述压缩腔内的压力不超过供给至所述注入口的所述液体冷冻剂压力时，才被所述活塞揭开。

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