CN115126695A - 两级螺杆压缩机及空气调节系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种两级螺杆压缩机及空气调节系统。该两级螺杆压缩机包括：壳体，其上设置有进气端口与排气端口；低压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述进气端口；高压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述排气端口；驱动电机，其沿轴向设置在所述壳体内；以及传动齿轮组，其用于将所述驱动电机提供的转矩同时传递至所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组；其中，所述驱动电机、所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组沿轴向布置在所述传动齿轮组的同一侧。根据本申请的两级螺杆压缩机及具有益气的空气调节系统，其轴向尺寸得到大幅度缩小，有效改善了空间利用率，并减小机组尺寸。

Description

两级螺杆压缩机及空气调节系统
技术领域
本发明涉及空气调节领域，更具体而言，本发明涉及一种两级螺杆压缩机及具有其的空气调节系统。
背景技术
目前，制冷系统及关联设备已经在包括家用空气调节、商用空气调节、冷链运输、低温保藏等多种温度控制领域得到广泛的应用。其中，对于冷冻冷藏、低温环境实验室等蒸发温度较低，冷量需求较大的应用场景，通常需采用大型制冷设备。作为大型制冷设备中的功率供应设备，一般选用两级或三级螺杆压缩机来承担相对更高的负载。
常用的两级螺杆压缩机的两级转子可采用联轴器串联连接的形式。此时，为保证联轴器安装不发生干涉，且考虑到螺杆组的串联布置所占用的较大长度，则机组自身需设计成具有更大的体积。此外，还存在联轴器对中不准而造成噪音加大及影响压缩机运行的问题，进而导致压缩机能效降低。
发明内容
本发明旨在提供一种两级螺杆压缩机及空气调节系统，以至少部分地解决或缓解现有技术中存在的问题。
为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的一个方面，提供一种两级螺杆压缩机，其包括：壳体，其上设置有进气端口与排气端口；低压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述进气端口；高压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述排气端口；驱动电机，其沿轴向设置在所述壳体内；以及传动齿轮组，其用于将所述驱动电机提供的转矩同时传递至所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组；其中，所述驱动电机、所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组沿轴向布置在所述传动齿轮组的同一侧。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组布置在所述驱动电机的轴线所在竖直面的同一侧。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述低压级螺杆组布置在所述高压级螺杆组的下部。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述传动齿轮组包括：主动齿轮，其连接至所述驱动电机；低压级从动齿轮，其连接至所述低压级螺杆组的低压级主动螺杆；以及高压级从动齿轮，其连接至所述高压级螺杆组的高压级主动螺杆；其中，所述主动齿轮与所述低压级从动齿轮的齿数比大于所述主动齿轮与所述高压级从动齿轮的齿数比。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述主动齿轮与所述低压级从动齿轮的齿数比为1：1至10：1；和/或所述主动齿轮与所述高压级从动齿轮的齿数比为0.5：1至9：1。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，在所述壳体内依次经由所述进气端口、容置所述低压级螺杆组的第一腔体、容置所述驱动电机的第二腔体、容置所述高压级螺杆组的第三腔体以及所述排气端口形成压缩流动路径。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，在所述壳体上还设置有中间级补气口，其连接至所述第二腔体。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述进气端口沿径向连接所述低压级螺杆组的低压级主动螺杆。
除了上述特征中的一个或多个之外，或者作为替代方案，在另外的实施例中，所述排气端口沿轴向连接所述高压级螺杆组的高压级从动螺杆。
为实现本申请的至少一个目的，根据本申请的另一个方面，还提供一种空气调节系统，其包括：如前所述的两级螺杆压缩机。
根据本申请的两级螺杆压缩机，一方面，通过传动齿轮组将驱动电机的转矩同时传递至低压级螺杆组及高压级螺杆组，将传统的串联螺杆布置改进为并列螺杆布置，有效缩短压缩机的轴向尺寸；另一方面，相较于传统的电机与螺杆直接连接传动的方式而言，齿轮传动方式能够实现传动的变向，由此使得驱动电机、低压级螺杆组及高压级螺杆组沿轴向布置在传动齿轮组的同一侧，此种方式进一步缩小了压缩机的轴向尺寸。此种布置使得其整体占用空间由类似长方体朝向类似立方体转变，有效改善空间利用率，减小机组尺寸。具有此种布置的两级螺杆压缩机的空气调节系统也具有相应的技术效果。
附图说明
图1是本申请的两级螺杆压缩机的一个实施例的示意图。
图2是本申请的两级螺杆压缩机的一个实施例的示意图，其中省略了传动齿轮组外侧的部分壳体。
图3是本申请的两级螺杆压缩机的一个实施例的示意图，其中省略了传动齿轮组、低压级螺杆组及高压级螺杆组外侧的部分壳体。
图4至图10从不同剖面与视角示出了制冷剂在本申请的两级螺杆压缩机内的流动路径的各个阶段。
具体实施方式
下文将参照附图中的示例性实施例来详细地描述本申请。但应当知道的是，本申请可通过多种不同的形式来实现，而不应该被理解为限制于本文所阐述的实施例。在此提供这些实施例旨在使得本申请的公开内容更为完整与详尽，并将本申请的构思完全传递给本领域技术人员。
此外，对于在本文所提及的实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，本申请仍然允许在这些技术特征（或其等同物）之间继续进行任意组合或者删减而不存在任何的技术障碍，由此获得可能未在本文中直接提及的本申请的更多其它实施例。
为便于描述本文所提及的实施例，在此引入了轴向、径向及竖向来作为文中的参考坐标系。该方向描述用于旨在表达各个零部件自身的结构特点及零部件之间的相对位置关系，而非旨在限制性地约束其绝对位置关系。以图3中的两级螺杆压缩机中的螺杆作为示例，轴向意指该螺杆的旋转轴线的指示方向，或意指该螺杆的长度延伸方向，而径向则意指该螺杆垂直于轴线的指示方向，或意指该螺杆的半径延伸方向。此外，图示的两级螺杆压缩机从下至上的方向则为竖向。为更清楚地表示其中的位置关系，部分图中以X轴的方式示出了轴向，以Y轴的方式示出了径向，并Y轴的方式示出了竖向。
参见图1至图3，其示出了根据本申请的两级螺杆压缩机的一个实施例。该两级螺杆压缩机100包括壳体110以及布置在该壳体110内的低压级螺杆组120、高压级螺杆组130、驱动电机140以及传动齿轮组150。壳体上还设置有进气端口111与排气端口112，其中，进气端口111连接至低压级螺杆组120，而排气端口112则连接至高压级螺杆组130，以便流体流入压缩机100，且在经受压缩后流出压缩机100。
低压级螺杆组120包括相互啮合的低压级主动螺杆121及低压级从动螺杆122，且二者的啮合部分之间存在供流体流过的压缩腔，进气端口111沿径向Y连接低压级螺杆组120的低压级从动螺杆122，以便实现对从此处流入的流体的第一级压缩。
高压级螺杆组130包括相互啮合的高压级主动螺杆131及高压级从动螺杆132，且二者的啮合部分之间存在供流体流过的压缩腔，以便实现对经受第一级压缩后流入此处的流体的第二级压缩。排气端口112沿轴向X连接高压级螺杆组130的高压级从动螺杆132，从而将经受第二级压缩后的流体引导至流出该两级螺杆压缩机100。
为实现该动力在驱动电机140以及螺杆组之间的传递，可将传动齿轮组150分别连接至驱动电机140、低压级螺杆组120及高压级螺杆组130，由此可将驱动电机140提供的转矩同时传递至低压级螺杆组120及高压级螺杆组130。
此外，为优化压缩机内的空间，实现各个零部件的紧凑与合理的布置，可将低压级螺杆组120、高压级螺杆组130及驱动电机140均轴向（X）地设置在壳体110内，且使得驱动电机140、低压级螺杆组120及高压级螺杆组130沿轴向X布置在传动齿轮组150的同一侧。
在此种布置下，一方面，通过传动齿轮组将驱动电机的转矩同时传递至低压级螺杆组及高压级螺杆组，将传统的串联螺杆布置改进为并列螺杆布置，有效缩短压缩机的轴向尺寸；另一方面，相较于传统的电机与螺杆直接连接传动的方式而言，齿轮传动方式能够实现传动的变向，由此使得驱动电机、低压级螺杆组及高压级螺杆组沿轴向布置在传动齿轮组的同一侧，此种方式进一步缩小了压缩机的轴向尺寸。此种布置使得其整体占用空间由类似长方体朝向类似立方体转变，有效改善空间利用率，减小机组尺寸。
如下将通过示例性说明来介绍关于该两级螺杆压缩机的进一步的改型，以便进一步改善其工作效率、可靠性或出于其他方面的改进考虑。
例如，为进一步优化压缩机壳体内的布置紧凑程度，可将低压级螺杆组120及高压级螺杆组130布置在驱动电机140的同一侧。考虑到驱动电机的径向尺寸通常大于低压级螺杆组120及高压级螺杆组130的径向尺寸，此种布置方式可以更为合理地分配壳体内沿径向Y的布置空间。更具体地，可将低压级螺杆组120与高压级螺杆组130中的一者布置在另一者的下部，此时三者在径向Y上大致呈三角形的方式布置，在对径向空间极尽利用的同时，更大幅度地缩短了其轴向长度。其中，由于低压级螺杆组120所对应的低压腔室通常还需配置用于泄压的卸载阀，当其布置下部时，则该卸载阀可直接设置于壳体的底部，但若将低压级螺杆组120布置在上部时，则还需额外留出空间来布置在该卸载阀，由此会导致紧凑度的少许增加。因此，较为推荐的是将低压级螺杆组120布置在高压级螺杆组130的下部。
又如，作为传动齿轮组150的一种具体实现形式，其可包括固定连接至驱动电机140的输出轴的主动齿轮151、固定连接至低压级螺杆组120的低压级主动螺杆121的端部的低压级从动齿轮152以及固定连接至高压级螺杆组130的高压级主动螺杆131的端部的高压级从动齿轮153；其中，主动齿轮151与低压级从动齿轮152的齿数比大于主动齿轮151与高压级从动齿轮153的齿数比。此时，主动齿轮151受到驱动电机140的驱动，随着其输出轴一并旋转，并以啮合关系将转矩同时传递至低压级从动齿轮152以及高压级从动齿轮153。由于低压级从动齿轮152的齿数较少而高压级从动齿轮153的齿数较多，故在经受同样的主动齿轮传动时，低压级从动齿轮152旋转速度更快，使得相应的低压级主动螺杆121与配合的低压级从动螺杆122快速旋转，并以低压来压缩流体；而高压级从动齿轮153则旋转速度较慢，而转矩更大，使得相应的高压级主动螺杆131与配合的高压级从动螺杆132慢速旋转，并以高压来压缩流体。更具体地，主动齿轮151与低压级从动齿轮152的齿数比为1：1至10：1；和/或主动齿轮151与高压级从动齿轮153的齿数比为0.5：1至9：1。由此可实现对两级压缩螺杆组的同步驱动，并有效地达成二者之间的压缩差及压缩机整体的压缩效率。
还如，在一个示例中，可在壳体110内形成特定的压缩流动路径来引导流体的流动及被压缩。具体地，该压缩流动路径可依次经由进气端口111、容置低压级螺杆组120的第一腔体110a、容置驱动电机140的第二腔体110b、容置高压级螺杆组130的第三腔体110c以及排气端口112而形成。
在此基础上，为实现两级压缩机的补气增焓效果，还可在该压缩机的壳体110上设置有中间级补气口113，其沿轴向X连接至第二腔体110b，以便将经由经济器闪蒸形成的气相流体由此引入压缩机中。
如下再结合附图4至图10来描述待压缩流体（以制冷剂作为示例）在该本申请的两级螺杆压缩机内的压缩过程，图中以箭头来示出制冷剂的流向。首先，参见图4至图5，低压制冷剂经由进气端口111沿径向Y被抽吸入该两级螺杆压缩机的第一腔体110a，并在此随着沿轴向X的流动过程中，被设置在第一腔体110a内的低压级螺杆组120压缩。继续参见图6至图7，完成第一级压缩后的制冷剂沿着径向Y流入设置驱动电机140的第二腔体110b；与此同时，若开启了补气功能，则外界的气相制冷剂也经由中间级补气口113流入该第二腔体110b，并在此与经由第一级压缩后的制冷剂充分混合。接着参见图8至图9，完成混合后的制冷剂从第二腔体110b被引导至设置高压级螺杆组130的第三腔体110c。最后参见图10，进入第三腔体110c的制冷剂在随着沿轴向X的流动过程中，被设置在第三腔体110c内的高压级螺杆组130压缩，且完成两级压缩后的制冷剂经由排气端口112流出该两级螺杆压缩机100。
此外，虽然图中未示出，在此还提供根据本申请的空气调节系统的一个实施例。该空气调节系统包括前述任意实施例或其组合中述及的两级螺杆压缩机，因而也具有相应的技术效果，在此不再赘述。
其中，本领域技术人员应当知道的是，本申请所提出的空气调节系统并非狭义地指代行业内用于楼宇中的具备室外制冷/制热单元与室内换热单元的空调。而应理解为一类具有实现空气调节功能的热力系统，其在各类动力源（例如电力）的驱动下，通过系统内的制冷剂的相变来实现与待调节位置处的空气交换热量。例如，当该空气调节系统用于建筑暖通空调时，其可能是具备单冷功能的制冷系统，也可能是同时具备制冷与制热能力的热泵系统。再如，当该空气调节系统用于冷链领域时，其可能是运输制冷系统，也可能是冷藏/冷冻系统。但无论其具体为哪种形式的空气调节系统，都应存在两级螺杆压缩机才会适用于本申请的构想。
以上例子主要说明了本发明的两级螺杆压缩机及空气调节系统。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims (10)

1.一种两级螺杆压缩机，其特征在于，包括：
壳体，其上设置有进气端口与排气端口；
低压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述进气端口；
高压级螺杆组，其沿轴向设置在所述壳体内，并连接至所述排气端口；
驱动电机，其沿轴向设置在所述壳体内；以及
传动齿轮组，其用于将所述驱动电机提供的转矩同时传递至所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组；
其中，所述驱动电机、所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组沿轴向布置在所述传动齿轮组的同一侧。
2.根据权利要求1所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，所述低压级螺杆组及所述高压级螺杆组布置在所述驱动电机的轴线所在竖直面的同一侧。
3.根据权利要求2所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，所述低压级螺杆组布置在所述高压级螺杆组的下部。
4.根据权利要求1所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，所述传动齿轮组包括：
主动齿轮，其连接至所述驱动电机；
低压级从动齿轮，其连接至所述低压级螺杆组的低压级主动螺杆；以及
高压级从动齿轮，其连接至所述高压级螺杆组的高压级主动螺杆；
其中，所述主动齿轮与所述低压级从动齿轮的齿数比大于所述主动齿轮与所述高压级从动齿轮的齿数比。
5.根据权利要求4所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，
所述主动齿轮与所述低压级从动齿轮的齿数比为1：1至10：1；和/或
所述主动齿轮与所述高压级从动齿轮的齿数比为0.5：1至9：1。
6.根据权利要求1所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，在所述壳体内依次经由所述进气端口、容置所述低压级螺杆组的第一腔体、容置所述驱动电机的第二腔体、容置所述高压级螺杆组的第三腔体以及所述排气端口形成压缩流动路径。
7.根据权利要求6所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，在所述壳体上还设置有中间级补气口，其连接至所述第二腔体。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，所述进气端口沿径向连接所述低压级螺杆组的低压级主动螺杆。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的两级螺杆压缩机，其特征在于，所述排气端口沿轴向连接所述高压级螺杆组的高压级从动螺杆。
10.一种空气调节系统，其特征在于，包括：如权利要求1至9任意一项所述的两级螺杆压缩机。
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