CN114183356B - 一种双级增焓压缩机及空调器 - Google Patents

一种双级增焓压缩机及空调器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双级增焓压缩机及空调器,双级增焓压缩机包括上隔板、下隔板、上气缸和下气缸,上隔板和下隔板位于上气缸和下气缸之间,上隔板和下隔板之间形成中间补气腔;中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量满足指定的关系,以降低关焓状态时排气过程中的膨胀功损失。由于中间腔容积越大,压力脉动越小,对开补气状态越有利,但是中间腔容积越大,关增焓状态下,一级排气存在膨胀损失,对性能不利;而本发明优化中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量之间的关系,降低关增焓状态时一级排气存在膨胀功损失,提高制冷能力。

Description

一种双级增焓压缩机及空调器
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,特别是涉及一种气缸、泵体结构、压缩机及空调器。
背景技术
双级增焓压缩机的工作原理一般可概述为:高温高压气态制冷剂经冷凝器液化放热后变成低温高压制冷剂,流经第一节流阀降为中压低温制冷剂,流经闪蒸器后分为两个之路,其中主路流经第二节流阀继续降压,流经蒸发器蒸发吸热后变为高温低压制冷剂,随后流入压缩机低压缸中,压缩成中压制冷剂,流入压缩机中压腔中,另一副路从闪蒸器分离出的中压制冷剂直接流入压缩机中压缸中,与来自低压缸的制冷剂混合后流入高压缸中压缩后从压缩机中排出,随后流入冷凝器中。
对于双级增焓压缩机而言,中间腔是一级压缩后排气和补气混合的腔室,中间腔容积越大,压力脉动越小,对开补气状态越有利,但是中间腔容积越大,关增焓状态下,一级排气存在膨胀损失,对性能不利;因此,合理的中间腔容积范围对压缩机的性能至关重要。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种双级增焓压缩机及空调器,通过对中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量之间的关系进行限定,降低关增焓状态时一级排气存在膨胀功损失,提高制冷能力。
为了解决上述问题,根据本申请的一个方面,本发明的实施例提供了一种双级增焓压缩机,双级增焓压缩机包括上隔板、下隔板、上气缸和下气缸,上隔板和下隔板位于上气缸和下气缸之间,上隔板和下隔板之间形成中间补气腔;中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量满足指定的关系,以降低关焓状态时排气过程中的膨胀功损失。
在一些实施例中,指定的关系为:1≤Vz/Vp≤2.5;其中,Vz为中间补气腔的容积,Vp为双级增焓压缩机的排量。
在一些实施例中,下气缸的吸气流速、下气缸的排气流速以及下气缸的排量之间满足一定的关系,以降低吸气和排气过程中的阻力。
在一些实施例中,一定的关系为:v2=kVp1v1,0.2≤k≤1.2;其中,v1为下气缸的吸气流速,v2为下气缸的排气气流速,Vp1为下气缸的排量,k为系数。
在一些实施例中,系数k满足:0.3≤k≤0.8。
在一些实施例中,上气缸内设置有第一阀片,上气缸的排量与第一阀片的刚度之间满足第一指定关系,以提高双级增焓压缩机的能效。
在一些实施例中,第一指定关系为:5≤Vp2/T2≤7;Vp2为上气缸的排量,T2第一阀片的刚度。
在一些实施例中,下气缸内设置有第二阀片,下气缸的排量与第二阀片的刚度之间满足第二指定关系,以提高双级增焓压缩机的能效。
在一些实施例中,第二指定关系为:13≤Vp1/T1≤15;Vp1为下气缸的排量,T1第二阀片的刚度。
根据本申请的另一个方面,本发明的实施例提供了一种空调器,空调器包括上述的双级增焓压缩机。
与现有技术相比,本发明的双级增焓压缩机至少具有下列有益效果:
由于中间腔容积越大,压力脉动越小,对开补气状态越有利,但是中间腔容积越大,关增焓状态下,一级排气存在膨胀损失,对性能不利;而本发明优化中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量之间的关系,降低关增焓状态时一级排气存在膨胀功损失,提高制冷能力;
并且,由于中间腔容积过小会导致泵体内部制冷剂的压力波动过大,从而对压缩机的性能、噪声等产生不利影响;而中间腔过大又会带来一定设计和工艺的困难;本发明提供的双级增焓压缩机,由于限定了合理的中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量之间的关系,因此利于下气缸顺畅排气,能有效改善双级压缩机气缸内部制冷剂的压力波动过大的技术问题,从而使得压缩机的运行性能平稳、降低压缩机的噪声,且合理的中间腔容积还能够有效避免中间腔过大而带来的设计和工艺上的困难。
另一方面,本发明提供的空调器是基于上述双级增焓压缩机而设计的,其有益效果参见上述双级增焓压缩机的有益效果,在此,不一一赘述。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机的剖视图;
图2是图1中A处的局部放大图;
图3是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机的结构示意图;
图4是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机中,中间补气腔的容积与双级增焓压缩机的排量的比值与能效值的曲线关系图;
图5是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机的工作过程示意图;
图6是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机中,系数K与下气缸的排量的比值与能效值的曲线关系图;
图7a是本发明的实施例提供的一张双级增焓压缩机中,上气缸的排量与第一阀片刚度的比值与能效值的曲线关系图
图7b是本发明的实施例提供的一张双级增焓压缩机中,下气缸的排量与第二阀片刚度的比值与能效值的曲线关系图;
图8是本发明的实施例提供的一种双级增焓压缩机与相关技术中双级增焓压缩机的能效对比图。
其中:
1、上隔板;2、下隔板;3、上气缸;4、下气缸;5、中间补气腔;6、电机组件;7、增焓组件;8、壳体组件;9、分液器组件。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。在下述说明中,不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
在本发明的描述中,需要明确的是,术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅仅是为了便于描述本发明,而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种双级增焓压缩机,如图1-图3所示,双级增焓压缩机包括上隔板1、下隔板2、上气缸3和下气缸4,上隔板1和下隔板2位于上气缸3和下气缸4之间,上隔板1和下隔板2之间形成中间补气腔5;中间补气腔5的容积与双级增焓压缩机的排量满足指定的关系,以降低关焓状态时排气过程中的膨胀功损失。
通过指定的关系可以设计出合理的中间补气腔5的容积,从而降低关增焓状态时一级排气存在膨胀功损失,提高制冷能力;并使得下气缸4顺畅排气,能有效改善双级压缩机气缸内部制冷剂的压力波动过大的技术问题,从而使得压缩机的运行性能平稳、降低压缩机的噪声,且合理的中间腔容积还能够有效避免中间腔过大而带来的设计和工艺上的困难。
在具体实施例中:
指定的关系为:1≤Vz/Vp≤2.5;其中,Vz为中间补气腔5的容积,Vp为双级增焓压缩机的排量;这样降低关增焓状态时一级排气存在膨胀功损失,提高制冷能力。
具体地,针对本实施例的双级增焓压缩机,下气缸4(低压腔)压缩后的制冷剂以及增焓补进的制冷剂均会在中间补气腔5混合后排入上气缸3(高压腔)中,所以中间补气腔5的容积设计的大小尤为重要,如中间补气腔5设计的越大,储存制冷剂越多,制冷剂的压力脉动越小,并且保证了上气缸3(高压缸)的吸气流量,对开补气状态越有利,但中间补气腔5积设计较大时,在关增焓状态下,下气缸4(低压腔)排气的膨胀功损失会进一步增大,恶化中间腔的中间压力,以及增大了制冷剂的沿程损失。因此对双级增焓压缩机来说存在最优的中间补气腔5的容积范围,从而达到综合性能最优,如图4所示,本实施例限制双级增焓压缩机中间补气腔5的容积Vz(cm3)与双级增焓压缩机的排量Vp(cm3)的比值满足,1≤Vz/Vp≤2.5,可有效提高双级增焓压缩机能效值。
在具体实施例中:
下气缸4的吸气流速、下气缸4的排气流速以及下气缸4的排量之间满足一定的关系,以降低吸气和排气过程中的阻力。
如图5所述为转子式压缩机的工作过程示意图,从图中可以看出,当吸气口的角度α较大时,可以降低吸气流速v1,但随着α的增大,吸气腔容积效率降低;同样地,排气口的角度γ越大时,可降低排气阻力,当同时也会增大余隙容积(即图5中角度β),造成气体再度压缩。
而本实施例通过对气缸吸气、排气以及排气口结构的理论分析,从而得出最优吸气流速、排气流速之间的范围,进而可有效提高吸气腔容积效率,改善吸、排气阻力,提高制冷能力。
在具体实施例中:
一定的关系为:v2=kVp1v1,0.2≤k≤1.2;其中,v1为下气缸4的吸气流速,v2为下气缸4的排气流速,Vp1为下气缸4的排量,k为系数。
更优地,系数k满足:0.3≤k≤0.8。
具体地,由新国标APF五点法各工况占比可知,低温中间制冷工况占比最大,故对该工况进行理论计算可得出下气缸4以及排气口的体积流量VT,根据公式v=VT/S,S=πr2,可得出下气缸4的吸气流速v1、下气缸4的排气流速v2,通过大量数据归纳总结发现:如图6所示,下气缸4的吸气流速v1、下气缸4的排气流速v2、下气缸4的排量Vp1满足一定的关系,即v2=kVp1v1,0.2≤k≤1.2,尤其0.3≤k≤0.8,可有效提高吸气腔容积效率,改善吸气阻力和排气阻力,提升制冷能力。
在具体实施例中:
上气缸3内设置有第一阀片,上气缸3的排量与第一阀片的刚度之间满足第一指定关系,以提高双级增焓压缩机的能效。
下气缸4内设置有第二阀片,下气缸4的排量与第二阀片的刚度之间满足第二指定关系,以提高双级增焓压缩机的能效。
当压缩机运行时,其各部分腔内的压力也各不相同,从而各部分的阀片刚度也具有一定的差异;双级增焓压缩机内的各部分空腔的排气压力差别较大,根据不同的气缸排量需求,设计不同的阀片刚度,从而提高阀片使用寿命;降低排气阻力;高频时,防止阀片延迟关闭,排气回流等问题。
在具体实施例中:
第一指定关系为:5≤Vp2/T2≤7;Vp2为上气缸3的排量,T2第一阀片的刚度。第二指定关系为:13≤Vp1/T1≤15;Vp1为下气缸4的排量,T1第二阀片的刚度。
具体地,在新国标APF工况中,低温中间制冷工况占比较大,相比单级压缩机,双级压缩机在该工况的能效优势最显著。双级压缩机可分为低压缸和高压缸,及下气缸4和上气缸3,制冷剂经两次压缩后排出压缩机,由此可知:高压缸和低压缸位置处的阀片刚度设计值,以及上、下气缸的容积比参数(上气缸/上气缸)会共同影响双级压缩机的能效值,由于低压缸和高压缸的排气压力均不同,所以其各位置处的阀片刚度设计也具有一定差异,经计算分析发现:各缸排量大小和对应阀片刚度两者均会影响能效值,如图7a和7b所示,本实施例限制不同气缸排量(cm3)与阀片刚度(N/m)的关系,其满足,下气缸4:13≤Vp1/T1≤15;Vp1为下气缸4的排量,T1第二阀片的刚度;5≤Vp2/T2≤7;Vp2为上气缸3的排量,T2第一阀片的刚度;当满足其范围时,可有效提高压缩机能效值。
另外,如图3所示,双级增焓压缩机还包括电机组件6、增焓组件7、壳体组件8以及分液器组件9,上隔板1、下隔板2、上气缸3、下气缸4、中间补气腔构成了泵体组件,电机组件6和泵体组件均设置在壳体组件8内,增焓组件7和分液器组件9分别位于壳体组件8的两侧且与泵体组件连通。
图8为本实施例提供的双级增焓压缩机与相关技术中的双级增焓压缩机的能效对比图;相关技术中关于所述系数K、上气缸3和下气缸4的排量与对应阀片刚度的比值、中间补气腔5与压缩机排量的比值均处于A区或者C区,而本实施例中的相关参数均处于B区,从图8中可以明显的看出:B区相对应的能效值高于A区和C区的能效值。
实施例2
本实施例提供一种空调器,包括实施例1的双级增焓压缩机。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种双级增焓压缩机,所述双级增焓压缩机包括上隔板(1)、下隔板(2)、上气缸(3)和下气缸(4),所述上隔板(1)和下隔板(2)位于上气缸(3)和下气缸(4)之间,所述上隔板(1)和下隔板(2)之间形成中间补气腔(5);其特征在于,所述中间补气腔(5)的容积与所述双级增焓压缩机的排量满足指定的关系,以降低关焓状态时排气过程中的膨胀功损失;所述指定的关系为:1 ≤Vz/Vp ≤2.5;其中,Vz为所述中间补气腔(5)的容积,Vp为所述双级增焓压缩机的排量。
2.根据权利要求1所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述下气缸(4)的吸气流速、下气缸(4)的排气流速以及下气缸(4)的排量之间满足一定的关系,以降低吸气和排气过程中的阻力。
3.根据权利要求2所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述一定的关系为:v2=kVp1v1,0.2 ≤k ≤1.2;其中,v1为下气缸(4)的吸气流速,v2为下气缸(4)的排气流速,Vp1为下气缸(4)的排量,k为系数。
4.根据权利要求3所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述系数k满足:0.3 ≤ k ≤0.8。
5.根据权利要求1所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述上气缸(3)内设置有第一阀片,所述上气缸(3)的排量与第一阀片的刚度之间满足第一指定关系,以提高所述双级增焓压缩机的能效。
6.根据权利要求5所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述第一指定关系为:5≤ Vp2/T2 ≤7;Vp2为上气缸(3)的排量、单位为cm3,T2为第一阀片的刚度、单位为N/m。
7.根据权利要求1所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述下气缸(4)内设置有第二阀片,所述下气缸(4)的排量与第二阀片的刚度之间满足第二指定关系,以提高所述双级增焓压缩机的能效。
8.根据权利要求7所述的双级增焓压缩机,其特征在于,所述第二指定关系为:13≤Vp1/T1 ≤15;Vp1为下气缸(4)的排量、单位为cm3,T1为第二阀片的刚度、单位为N/m。
9.一种空调器,其特征在于,包括权利要求1-8任一项所述的双级增焓压缩机。
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