CN112032051A - 四缸滚动转子式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种四缸滚动转子式压缩机，包括：曲轴，具有沿轴向依次设置的长轴部和四个偏心部，四个偏心部的轴线分布于以曲轴的轴心为圆心的圆上、且相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°；电机组件，套设于长轴部外；四个活塞，分别套设于四个偏心部外；四个气缸，分别套设于四个活塞外；每个气缸的侧壁设有叶片，随电机组件驱动曲轴旋转，曲轴带动活塞在气缸内偏心旋转，叶片抵顶活塞、将气缸与活塞之间的压缩空间分隔为吸气腔和排气腔，同一时刻四个气缸的吸气腔容积相同且排气腔容积相同。本发明可以实现四个气缸内气体合力对曲轴的作用力恒为零，减小曲轴弯曲程度，提高压缩机的效率和可靠性。

Description

四缸滚动转子式压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体地说，涉及一种四缸滚动转子式压缩机。

背景技术

随着压缩机技术的不断发展，进一步提高压缩机的能效越来越重要。同时，滚动转子式压缩机的发展趋势正往大容量方向发展，与大容量涡旋式压缩机形成竞争。

目前增大滚动转子式压缩机的容量的方式主要是将单转子式压缩机结构改进为双转子式压缩机结构。图1示出目前双转子压缩机的结构示意图，该双转子式压缩机主要由壳体11’、电机12’、曲轴13’、上消音器14’、上缸盖15’、上气缸161’、上活塞171’、中间板158’、下气缸162’、下活塞172’、下缸盖18’、下消音器19’、储液器10’组成。上活塞171’和下活塞172’相差180°设置，上气缸161’的吸气口1610’和下气缸162’的吸气口1620’位于压缩机的同一侧，与储液器10’相连。

图2示出目前双转子压缩机中上气缸和下气缸的结构示意图。从图2可看出，(a)所示的上气缸161’和上活塞171’之间的压缩空间被上气缸161’的叶片1611’分隔成吸气腔1617’和排气腔1618’，(b)所示的下气缸162’和下活塞172’之间的压缩空间被下气缸162’的叶片1621’分隔成吸气腔1627’和排气腔1628’。由于上活塞171’和下活塞172’相差180°设置，当上活塞171’圆心点转过θ角时，下活塞172’圆心点将转过(θ+180°)。在这种结构设计下，即上气缸161’的吸气口1610’和下气缸162’的吸气口1620’位于同一侧，而上活塞171’的圆心点旋转角度与下活塞172’的圆心点旋转角度不一致，导致上气缸161’的吸气腔1617’的容积与下气缸162’的吸气腔1627’的容积始终不一致，且上气缸161’的排气腔1618’的容积与下气缸162’的排气腔1628’的容积始终不一致。

进一步地，由于上气缸161’的吸气腔1617’的容积与下气缸162’的吸气腔1627’的容积在任意时刻都不一致，使曲轴13’所受的上气缸161’和下气缸162’的气体合力较大，导致曲轴13’弯曲变形较大，而曲轴13’弯曲变形对压缩机的泵体各部品配合间隙可能产生不良影响，导致压缩机可靠性及性能降低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种四缸滚动转子式压缩机，可以在增大压缩机容量的同时，通过改善曲轴受力提高压缩机的效率和可靠性。

根据本发明的一个方面，提供一种四缸滚动转子式压缩机，包括：曲轴，具有沿轴向依次设置的长轴部和四个偏心部，四个所述偏心部的轴线分布于以所述曲轴的轴心为圆心的圆上、且相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°；电机组件，套设于所述长轴部外；四个活塞，分别套设于四个所述偏心部外；以及四个气缸，分别套设于四个所述活塞外；每个所述气缸的侧壁设有叶片，随所述电机组件驱动所述曲轴旋转，所述曲轴带动所述活塞在所述气缸内偏心旋转，所述叶片抵顶所述活塞、将所述气缸与所述活塞之间的压缩空间分隔为吸气腔和排气腔，同一时刻四个所述气缸的吸气腔容积相同且排气腔容积相同。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机中，每个所述气缸的侧壁在其叶片两侧分别设有吸气口和排气口，相邻两气缸的吸气口之间的夹角α满足：5°≤α≤180°。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机中，所述夹角α等于180°，且每个所述气缸的压缩空间的容积相等。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机中，四个所述气缸的尺寸相等且四个所述活塞的尺寸相等。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机中，相邻两偏心部之间沿轴向的距离相等。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机还包括：一个或多个储液器，具有四个进气通道，四个所述进气通道分别与四个所述气缸的吸气口连通。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机中，四个所述气缸包括沿轴向依次设置的第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸，所述四缸滚动转子式压缩机还包括：上缸盖，设于所述第一气缸上方；第一隔板，设于所述第一气缸与所述第二气缸之间，所述上缸盖和所述第一隔板限定所述第一气缸的压缩空间；第二隔板，设于所述第二气缸与所述第三气缸之间，所述第一隔板和所述第二隔板限定所述第二气缸的压缩空间；第三隔板，设于所述第三气缸与所述第四气缸之间，所述第二隔板和所述第三隔板限定所述第三气缸的压缩空间；以及下缸盖，设于所述第四气缸下方，所述第三隔板和所述下缸盖限定所述第四气缸的压缩空间。

优选地，上述的四缸滚动转子式压缩机还包括：上消音器，设于所述上缸盖上方；以及下消音器，设于所述下缸盖下方。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明的四缸滚动转子式压缩机通过将曲轴的四个偏心部依次相差180°对称设置，使第一个活塞圆心点转过θ角时，第二个活塞圆心点转过θ+180°角，第三个活塞圆心点转过θ角，且第四个活塞圆心点转过θ+180°角，且四个气缸的吸气口也是依次相差180°对称设置，从而实现在任意时刻，四个气缸的吸气腔容积保持一致且排气腔容积保持一致并同步变化，使四个气缸内气体合力对曲轴的作用力恒为零，有效降低了曲轴所受气体力，减小曲轴弯曲程度。同时，相比气缸吸气口位于压缩机同一侧的结构，本发明的四缸滚动转子式压缩机可以适当减小曲轴轴径，降低曲轴磨耗，从而在一定程度上提高了压缩机的性能及可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出现有技术中双转子压缩机的结构示意图；

图2示出现有技术中双转子压缩机中上气缸和下气缸的结构示意图；

图3示出本发明实施例中四缸滚动转子式压缩机的结构示意图；

图4示出本发明实施例中四缸滚动转子式压缩机的曲轴结构示意图；

图5示出本发明实施例中四缸滚动转子式压缩机的四个气缸的结构示意图；

图6示出本发明实施例中在某一相同容量和曲轴尺寸下，不同转子式压缩机的曲轴所受气体合力的对比示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图3示出实施例中四缸滚动转子式压缩机的结构示意图。参照图3所示，在一些实施例中，本发明的四缸滚动转子式压缩机2包括：

曲轴21，具有沿轴向依次设置的长轴部和四个偏心部，四个偏心部的轴线分布于以曲轴的轴心为圆心的圆上、且相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°。具体请参照图4所示曲轴的结构示意图。曲轴21具有沿轴向(本实施例的四缸滚动转子式压缩机2为立式压缩机，曲轴21在本实施例的四缸滚动转子式压缩机2中竖直设置，因此轴向指竖直方向；在其他实施例中，当本发明的技术构思用于卧式压缩机时，轴向相应地指水平方向)依次设置的长轴部211和四个偏心部212，四个偏心部具体包括第一偏心部2121、第二偏心部2122、第三偏心部2123和第四偏心部2124，第一偏心部2121的轴线(即第一偏心部2121的中心O₁所在的沿竖直方向的直线，即图4中绘示的虚线L1)、第二偏心部2122的轴线(即第二偏心部2122的中心O₂所在的沿竖直方向的直线，即图4中绘示的虚线L2)、第三偏心部2123的轴线(即第三偏心部2123的中心O₃所在的沿竖直方向的直线，因相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°，因此第三偏心部2123的轴线和第一偏心部2121的轴线重合，为图4中绘示的虚线L1)、以及第四偏心部2124的轴线(即第四偏心部2124的中心O₄所在的沿竖直方向的直线，因相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°，因此第四偏心部2124的轴线和第二偏心部2122的轴线重合，为图4中绘示的虚线L2)分布于以曲轴21的轴心(即曲轴的21中心，位于曲轴21的轴线L3上，图中未具体标示)为圆心的圆(即圆心位于曲轴21的轴线L3上，分别与第一偏心部2121/第三偏心部2123的轴线L1和第二偏心部2122/第四偏心部2124的轴线L2相切的圆)上。相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°也即第一偏心部2121的轴线L1与第二偏心部2122的轴线L2关于曲轴21的轴线L3呈镜像对称，第二偏心部2122的轴线L2与第三偏心部2123的轴线L1关于曲轴21的轴线L3呈镜像对称，且第三偏心部2123的轴线L1与第四偏心部2124的轴线L2关于曲轴21的轴线L3呈镜像对称。进一步的，曲轴21还包括短轴部213。

电机组件22，套设于曲轴21的长轴部211外。电机组件22具体可包括套设于长轴部211外的转子和固定于壳体23内壁的定子(图中未具体标示)。

四个活塞，分别套设于曲轴21的四个偏心部212外。具体来说，四个活塞包括第一活塞241、第二活塞242、第三活塞243和第四活塞244，第一活塞241套设于曲轴21的第一偏心部2121外，第二活塞242套设于曲轴21的第二偏心部2122外，第三活塞243套设于曲轴21的第三偏心部2123外，第四活塞244套设于曲轴21的第四偏心部2124外。

四个气缸，分别套设于四个活塞外。具体来说，四个气缸包括第一气缸251、第二气缸252、第三气缸253和第四气缸254，第一气缸251套设于第一活塞241外，第二气缸252套设于第二活塞242外，第三气缸253套设于第三活塞243外，第四气缸254套设于第四活塞244外。

每个气缸的侧壁设有叶片，随电机组件22驱动曲轴21旋转，曲轴21带动活塞在气缸内偏心旋转，叶片抵顶活塞、将气缸与活塞之间的压缩空间分隔为吸气腔和排气腔，同一时刻四个气缸的吸气腔容积相同且排气腔容积相同。当四个气缸的吸气腔容积相同且排气腔容积相同，则四个气缸内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，从而有效降低了曲轴21所受气体力、减小曲轴21的弯曲程度。

进一步的，在一些实施例中，可以通过曲轴21的四个偏心部212依次相差180°对称设置，且四个气缸的吸气孔口位置也依次相差180°对称设置的方式实现任意时刻四个气缸的吸气腔容积始终保持一致。结合图5所示实施例中四缸滚动转子式压缩机的四个气缸的结构示意图，每个气缸的侧壁在其叶片两侧分别设有吸气口和排气口，相邻两气缸的吸气口之间的夹角α等于180°，且每个气缸和活塞之间的压缩空间的容积相等。每个气缸的叶片和吸气口之间的周向距离可以等于叶片和排气口之间的周向距离。

具体来说，参照图5中(c)所示，第一气缸251的侧壁在其叶片2511两侧分别设有吸气口2512和排气口2513，在压缩机运行过程中，第一活塞241在第一气缸251中偏心旋转，第一叶片2511抵顶第一活塞241，将第一气缸251与第一活塞241之间的月牙形压缩空间分隔为吸气腔2514和排气腔2515，吸气腔2514通过吸气口2512吸气，排气腔2515通过排气口2513排气。参照图5中(d)所示，第二气缸252的侧壁在其叶片2521两侧分别设有吸气口2522和排气口2523，在压缩机运行过程中，第二活塞242在第二气缸252中偏心旋转，第二叶片2521抵顶第二活塞242，将第二气缸252与第二活塞242之间的月牙形压缩空间分隔为吸气腔2524和排气腔2525，吸气腔2524通过吸气口2522吸气，排气腔2525通过排气口2523排气。由于第二活塞242和第一活塞241相差180°对称设置，第二气缸252的吸气口2522与第一气缸251的吸气口2512也相差180°对称设置，且第一气缸251的压缩空间的容积和第二气缸252的压缩空间的容积相等。第一气缸251的叶片2511和吸气口2512之间的距离与第二气缸252的叶片2521和吸气口2522之间的距离可以相等或不等。在压缩机运行的任意时刻，第一气缸251内形成的吸气腔2514的容积始终等于第二气缸252内形成的吸气腔2524的容积并同步变化，且第一气缸251内形成的排气腔2515的容积始终等于第二气缸252内形成的排气腔2525的容积并同步变化。从而，第一气缸251和第二气缸252内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，有效降低了曲轴21所受气体力、减小曲轴21弯曲程度。

进一步的，参照图5中(e)所示，第三气缸253的侧壁在其叶片2531两侧分别设有吸气口2532和排气口2533，在压缩机运行过程中，第三活塞243在第三气缸253中偏心旋转，第三叶片2531抵顶第三活塞243，将第三气缸252与第三活塞242之间的月牙形压缩空间分隔为吸气腔2534和排气腔2535，吸气腔2534通过吸气口2532吸气，排气腔2535通过排气口2533排气。且第三活塞243和第二活塞242相差180°对称设置，第三气缸253的吸气口2532与第二气缸252的吸气口2522也相差180°对称设置。参照图5中(f)所示，第四气缸254的侧壁在其叶片2541两侧分别设有吸气口2542和排气口2543，在压缩机运行过程中，第四活塞244在第四气缸254中偏心旋转，第四叶片2541抵顶第四活塞244，将第四气缸254与第四活塞244之间的月牙形压缩空间分隔为吸气腔2544和排气腔2545，吸气腔2544通过吸气口2542吸气，排气腔2545通过排气口2543排气。由于第四活塞244和第三活塞243相差180°对称设置，第四气缸254的吸气口2542与第三气缸253的吸气口2532也相差180°对称设置，且第四气缸254的压缩空间的容积和第三气缸253的压缩空间的容积相等。第四气缸254的叶片2541和吸气口2542之间的距离与第三气缸253的叶片2531和吸气口2532之间的距离可以相等或不等。在压缩机运行的任意时刻，第四气缸254内形成的吸气腔2544的容积始终等于第三气缸253内形成的吸气腔2534的容积并同步变化，且第四气缸254内形成的排气腔2545的容积始终等于第三气缸253内形成的排气腔2535的容积并同步变化。从而，第四气缸254和第三气缸253内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，有效降低了曲轴21所受气体力、减小曲轴21弯曲程度。当然，由于相邻两活塞相差180°对称设置且相邻两气缸也相差180°对称设置，因此也可以看成第一气缸251和第四气缸254内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，且第二气缸252和第三气缸253内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，此处不再对原理进行重复阐述。

上述曲轴21的四个偏心部依次相差180°对称设置，且四个气缸的吸气口依次相差180°对称设置的结构中，当第一活塞241的圆心点在第一气缸251内转过θ角时，第二活塞242的圆心点在第二气缸252内转过θ+180°角，第三活塞243的圆心点在第三气缸253内转过θ角，且第四活塞244的圆心点在第四气缸254内转过θ+180°角；且由于四个气缸的压缩空间的容积相等，使得压缩机运行的任意时刻，四个气缸的吸气腔容积相等并同步变化，且四个气缸的排气腔容积相等并同步变化。从而，四个气缸内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，有效降低了曲轴21所受气体力、减小曲轴21弯曲程度。同时，相比气缸吸气口位于压缩机同一侧的结构，本实施例的四缸滚动转子式压缩机可以适当减小曲轴21的轴径，降低曲轴21的磨耗，从而在一定程度上提高了压缩机的性能及可靠性。

进一步的，可以通过四个气缸的尺寸相等且四个活塞的尺寸相等，实现每个气缸与活塞之间的压缩空间的容积相等。更优选的，曲轴21的相邻两偏心部之间沿轴向的距离相等，从而进一步提升压缩机的稳定性。

在其他实施例中，相邻两气缸的吸气口之间的夹角α可以位于5°～180°之间，此时各气缸与活塞之间的吸气腔容积和排气腔容积虽然无法保持时刻相等，但也能有效降低曲轴21所受四个气缸的气体合力。当相邻两气缸的吸气口之间的夹角α等于180°时，本发明的四缸滚动转子式压缩机能实现最优的稳定性，且任意时刻四个气缸的吸气腔容积将完全保持一致并同步变化，使四个气缸内气体合力对曲轴21的作用力恒为零，从最大限度地降低曲轴21所受气体力、减小曲轴21弯曲程度。

进一步的，本发明的四缸滚动转子式压缩机还包括：一个或多个储液器(图3中示出两个储液器，分别是第一储液器261和第二储液器262)，具有四个进气通道(分别是第一进气通道2611、第二进气通道2612、第三进气通道2621和第四进气通道2622)，四个进气通道分别与四个气缸的吸气口连通。在其他实施例中，四个进气通道也可以设于同一储液器，或者分别设于三个储液器或四个储液器。上缸盖271，设于第一气缸251上方；第一隔板272，设于第一气缸251与第二气缸252之间，上缸盖271和第一隔板272限定第一气缸251的压缩空间。第二隔板273，设于第二气缸252与第三气缸253之间，第一隔板272和第二隔板273限定第二气缸252的压缩空间。第三隔板274，设于第三气缸253与第四气缸254之间，第二隔板273和第三隔板274限定第三气缸253的压缩空间。下缸盖275，设于第四气缸254下方，第三隔板274和下缸盖275限定第四气缸254的压缩空间。上消音器281，设于上缸盖271上方；以及下消音器282，设于下缸盖275下方。

本发明的四缸滚动转子式压缩机通过将曲轴21的四个偏心部依次相差180°对称设置，使四个活塞的圆心点旋转角度依次相差180°角，即第一活塞241圆心点转过θ角时，第二活塞242圆心点转过θ+180°角，第三活塞243圆心点转过θ角，且第四活塞244圆心点转过θ+180°角，且四个气缸的吸气口也依次相差180°对称设置，每个气缸和活塞之间的压缩空间容积相同，实现在压缩机运行的任意时刻，四个气缸的吸气腔容积保持一致且排气腔容积保持一致并同步变化，从而实现四个气缸内气体合力对曲轴21的作用力恒为零。同时本发明的四缸结构使压缩机的制冷能力大幅提升。

参照图6所示实施例中在某一相同容量和曲轴尺寸下，不同转子式压缩机的曲轴所受气体合力的对比示意图。其中横坐标为曲轴转角，单位为°，纵坐标为曲轴所受的气体合力，单位为N。曲线31表示现有双转子式压缩机(两个气缸的吸气口位于同一侧)中曲轴所受气体合力，曲线32表示本发明的四缸滚动转子式压缩机(四个气缸的吸气口错开设置，相邻两气缸的吸气口之间的夹角α位于5°～180°之间，且优选实施例中夹角α等于180°)中曲轴所受气体合力。可以看出，采用本发明的四缸滚动转子式压缩机结构，由于四个气缸内气体合力对曲轴的作用力恒为零，可以有效降低曲轴所受气体力，减小曲轴弯曲程度。同时，相比气缸吸气口位于压缩机同一侧的结构，本发明的四缸滚动转子式压缩机可以适当减小曲轴的轴径，降低曲轴磨耗，从而在一定程度上提高了压缩机的性能及可靠性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，包括：

曲轴，具有沿轴向依次设置的长轴部和四个偏心部，四个所述偏心部的轴线分布于以所述曲轴的轴心为圆心的圆上、且相邻两偏心部的轴线之间的夹角呈180°；

电机组件，套设于所述长轴部外；

四个活塞，分别套设于四个所述偏心部外；以及

四个气缸，分别套设于四个所述活塞外；

每个所述气缸的侧壁设有叶片，随所述电机组件驱动所述曲轴旋转，所述曲轴带动所述活塞在所述气缸内偏心旋转，所述叶片抵顶所述活塞、将所述气缸与所述活塞之间的压缩空间分隔为吸气腔和排气腔，同一时刻四个所述气缸的吸气腔容积相同且排气腔容积相同。

2.如权利要求1所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，每个所述气缸的侧壁在其叶片两侧分别设有吸气口和排气口，相邻两气缸的吸气口之间的夹角α满足：5°≤α≤180°。

3.如权利要求2所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，所述夹角α等于180°，且每个所述气缸的压缩空间的容积相等。

4.如权利要求3所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，四个所述气缸的尺寸相等且四个所述活塞的尺寸相等。

5.如权利要求1所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，相邻两偏心部之间沿轴向的距离相等。

6.如权利要求1所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，还包括：

一个或多个储液器，具有四个进气通道，四个所述进气通道分别与四个所述气缸的吸气口连通。

7.如权利要求1所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，四个所述气缸包括沿轴向依次设置的第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸，所述四缸滚动转子式压缩机还包括：

上缸盖，设于所述第一气缸上方；

第一隔板，设于所述第一气缸与所述第二气缸之间，所述上缸盖和所述第一隔板限定所述第一气缸的压缩空间；

第二隔板，设于所述第二气缸与所述第三气缸之间，所述第一隔板和所述第二隔板限定所述第二气缸的压缩空间；

第三隔板，设于所述第三气缸与所述第四气缸之间，所述第二隔板和所述第三隔板限定所述第三气缸的压缩空间；以及

下缸盖，设于所述第四气缸下方，所述第三隔板和所述下缸盖限定所述第四气缸的压缩空间。

8.如权利要求7所述的四缸滚动转子式压缩机，其特征在于，还包括：

上消音器，设于所述上缸盖上方；以及

下消音器，设于所述下缸盖下方。

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