CN1186176A - 具有压缩腔卸压槽的旋转式压缩机 - Google Patents

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Abstract

旋转活塞压缩机的环形活塞与一槽以一种阀调节作用而共同工作,以使得该槽可用作一增补的排出流动面积,而其中的气体被防止构成吸入流的一部分。该槽可以在电机端轴承和/或泵端轴承中,它在压缩腔经历排出的同时,允许流体从压缩腔流到与壳体内部相流通的活塞内部。

Description

具有压缩腔卸压槽的旋转式压缩机
在容积式压缩机中，需要有一个较大的排出口面积，以提高流动效率。伴随排出口面积加大的是余隙容积增大。余隙容积是在压缩/排出行程的末尾处于排出阀上游的压缩气体的量。这种已被做功的压缩气体在吸入行程中流入吸入腔，这相当于功和能的损失。
在一高压密闭旋转活塞式压缩机中，吸入部和排出部之间通过排出口受排出阀控制的正常流通通道由穿过旋转活塞的一流体通道进行补充。旋转活塞的内部通过一个或多个流体通道与壳体的外部相通。旋转活塞与穿过旋转活塞的流体通道以一种阀调节作用而共同工作。排出过程开始于曲柄角约为210°处，以使得在该点左右，旋转活塞露出电机端轴承和/或泵端轴承中的一槽的两端，形成穿过旋转活塞的流通。通过露出槽的两端，槽构成一增补排出口，增加了排出口面积。与传统的排出扩大方式中余隙容积增大并排回吸入部的情况不同，旋转活塞的阀调节作用封住槽内的排出气体，使其不与受压缩的截留容积相通，直到吸入完成，或至少到它不会因反馈效应与吸入口相连通的时间延迟而减少被压缩的物质。
本发明的一个目的在于增大排出腔中的蒸汽在压缩过程的末尾必须通过的净流动面积。
本发明的另一个目的在于在增大排出流动面积的同时限制余隙容积损失。以上这些和在下面将体现出来的其它目的，可由本发明得以实现。
根本的是，旋转活塞与一槽共同工作起阀调节作用，使该槽可用作增补的排出流动面积，而同时又防止其中的气体构成吸入流的一部分。
图1是一旋转活塞式压缩机沿吸入结构处剖开的垂直剖视图；
图2是沿图1中的2-2线剖开的剖视图；
图3是与图1相应的、沿排出结构处剖开的局部垂直剖视图，它是本发明的主题部分；
图4是采用本发明的电机轴承的泵端视图；
图5-8是于与图2相对应的视图，它们的旋转活塞的位置分别改变到正常的30°、50°、210°和280°。
在图1到图3中，标号10总地表示立式高压旋转活塞压缩机。标号12总地表示密闭壳或箱。吸入管16密封连接于壳体12，它提供吸入储气器14与吸入腔S之间的流通，其中储气器14连接于蒸发器(未示出)。吸入腔S由汽缸20中的孔20-1、环形活塞22、泵端轴承24和电机端轴承28所构成。
偏心轴40包括支承性地容纳于泵端轴承24的孔24-1中的部分40-1，容纳于活塞22的孔22-1中的偏心器40-2和支承性地容纳于电机端轴承28的孔28-1中的部分40-3。孔28-1中形成有配油槽28-2。吸油管34从部分40-1上的一个孔延伸入贮油槽36。定子42用过盈配合、焊接或其它任何合适的方法固定于壳体12。转子44适当地固定于轴40上，诸如用过盈配合，并定位于定子42的孔42-1内，与它共同工作而形成一电机。叶片30被弹簧31偏压而与活塞22相接触。
参照图3，电机端轴承28中形成有排出口28-5，它部分叠置于孔20-1上和叠置于排出槽20-3上，这从图2中可清楚地看到，该排出槽提供了从压缩腔C到排出口28-5的流动通道。与传统的方式一样，排出口28-5上依次叠置有排出阀38和与其隔开的阀挡39。以上所描述的压缩机10基本为传统的。本发明在泵端轴承24和/或电机端轴承28中加入一槽，并在由孔22-1所形成的活塞22内部与处于排出压力下的壳体或箱体12内部之间加了流体通道。特别是在泵端轴承24的表面24-3上形成一槽24-2和/或在电机端轴承28的表面28-4上形成一槽28-3。如从图4中可清楚看到的，槽28-3呈扭曲的平行四边形，其宽度小于环形活塞22壁的径向厚度。侧部28-3A和28-3C彼此平行，侧部28-3B连接侧部28-3A和28-3C。侧部28-3D相应于环形活塞22壁的外侧弧形而弯曲，以防活塞22过早露出槽28-3而在吸入过程末尾之前形成连通。侧部28-3E相应于环形活塞22壁的内侧弧形而弯曲，以防止在排出过程开始前形成穿过活塞22的连通。
作为常规润滑结构的一部分，槽28-2延伸于孔28-1的整个轴向长度，槽40-2A延伸于偏心器40-2的轴向长度。因此，通常在由活塞22和偏心器40-2形成的、分别与轴承24和28共同工作的腔22-3与22-4之间有一定程度的流通，并通过槽28-2与壳体12内部有一定程度流通。槽28-2和40-2A由孔40-4上延伸出来的径向通道(虚线所示)输送润滑油，它们足以在不变地提供充分润滑的同时用作增补排出，或者可以利用扩大槽28-2和/或40-2A来达到足够的增补排出。然而，较为可取的是，如果有槽24-2的话，可在泵端轴承24中提供孔或通道24-4，以使腔22-3与位于贮油槽36上方的腔35相连，这是合乎要求的。同样，如果有槽28-3的话，可在电机端轴承28中提供孔或通道28-6，以使腔22-4与消音器32内部相连，这也是合乎要求的。
槽24-2和28-3的形状选择成可提供一较大的流动通道面积，以防止槽与吸入部之间相通，又允许压缩腔与壳体12内部之间在排出过程开始时相通。上述扭曲的平行四边形可满足这些目的。接下来的讨论说明考虑到，活塞22与孔20-1之间的接触通过吸入口20-2的点为最早的使槽24-2和/或槽28-3与压缩腔C相通的时刻。但由于槽24-2和/或槽28-3与吸入腔S相通同其发生于吸入口处的效应之间的时间延迟，该点在循环周期中可以位于更早。在提高通过槽24-2和/或槽28-3的连通中需要考虑诸如操作速度之类的因素。
再参照图2和图5-8，示出了活塞22与槽24-2之间各种不同的共同工作，但活塞22与槽28-3之间会发生相同的共同工作。假定12点的位置为0°，并按逆时针方向计量，吸入行程的末尾在曲柄角约为50°处结束，吸入腔S变成压缩腔C。吸入行程末尾的确切位置受叶片30与吸入通道20-2之间的间隔以及通道20-2相对于孔20-1的圆周度的影响。压缩过程的进程依次示于图5、6、2、7和8中。从图5开始，槽24-2仅与活塞22内部相通，进而通入壳体12内部。吸入过程已经完成，压缩腔正处于其最大的容积。随后到图6位置，槽24-2完全被叠置于其上面的环形活塞22隔离。压缩腔C容积减小，吸入腔S开始形成。接着到图2位置，槽24-2仅与压缩腔C相通，因而槽24-2内所含的任何压缩制冷剂已通过槽与活塞22的共同工作，在它与吸入部隔离后被送给压缩腔C。吸入腔S已经形成，压缩腔C的容积继续减小。而后到图7位置，活塞22相对于槽24-2的位置使得槽的一端露出于压缩腔C中，而另一端露出于孔22-1内，因而通过槽24-2，形成一穿过活塞22的流体通道。排出过程已经开始，一些流体通过排出口28-5排出压缩腔C，一部分通过槽24-2以及通道22-3、40-2A、28-6和28-2中的一个或多个而排出。压缩腔C继续减小，吸入腔继续增大。然后到图8位置，活塞22叠置于槽24-2上并与它共同工作，使其不与压缩腔C相通，但却与活塞孔22-1内部相通。压缩腔C随吸入腔S的增大而继续减小，排出和吸入行程接近完成。
通过以上的描述应该清楚，槽24-2：(1)不与吸入腔相通，(2)当它与吸入部隔离时仅与压缩腔相通，因而与槽24-2相关的、相当于余隙容积的容积始终被送给截留容积，以增加被压缩的物质，(3)在排出行程中仅产生穿过活塞22的连通，以此起到增补排出口的作用。相应的操作同样也适用于槽28-3。
在操作中，转子44和偏心轴40作为一个整体旋转，偏心器40-2使活塞22产生移动。贮油槽36中的润滑油通过吸油管34而被吸入起离心泵作用的孔40-4。泵压作用将取决于轴40的转速。输送到孔40-4的润滑油能流入一系列径向延伸的通道，在部分40-1、偏心器40-2和部分40-3中分别润滑轴承24、活塞22和轴承28。活塞22以一种传统的方式与叶片30共同工作，以使得气体通过吸入管16和通道20-2而被吸到吸入腔S。吸入腔S内的气体被截留、压缩和通过一部分由槽20-3形成的流动通道从压缩腔C排入排出口28-5。高压气体打开阀38，通入消音器32的内部。压缩气体通过消音器32进入壳体12的内部，并通过旋转的转子44和定子42之间的环形间隙以及排出管道60而送至制冷回路(未示出)中的冷凝器。在压缩过程完成时，活塞22将在槽20-3的区域内与孔20-1相切。传统的余隙容积就是槽20-3的容积、排出口28-5的容积和为形成槽28-3所去除的材料的体积。
添加于上述传统操作上的是因槽24-2和/或槽28-3的存在所需的操作。具体地说，槽24-2和/或槽28-3在曲柄角通常为50°处露出，这是在吸入腔S被密封并在下一次压缩过程中变成压缩腔C之后。虽然槽24-2和/或槽28-3露出，但它还没有使排出腔容积与位于孔22-1内的容积相通。槽24-2和/或槽28-3内的截留容积是处于排出管道压力和温度下，并在压缩腔C内膨胀，该压缩腔C随后处于一低得多的压力和温度下。由于吸入过程已经发生，该再膨胀蒸汽不会改变已经充满吸入腔S的吸入腔蒸汽的量。因此，流过压缩机10的物质没有减少。然而，它会在压缩过程开始时升高压缩腔C中的温度和压力。这种压力和温度的升高会增加所需要的总的压缩能量。在曲柄角接近210°处，即排出过程开始时所处的角，槽24-2和/或槽28-3使排出腔容积与活塞22内的容积相连，更具体地说是分别与腔22-3和22-4相连，这增大了排出流动面积。排出流动面积的增大可减小排出流动速度和相关的流动损失，进而减小排出过程能耗。这种排出过程能耗的减小大于前面压缩能耗的增加，因此总压缩能耗得以减小。槽24-2和/或槽28-3使处于排出压力的排出蒸汽分别与孔22-1内的腔22-3和22-4相通，最终与处于排出管道压力的壳12内部相通。实质上，槽24-2和/或槽28-3是电机端轴承28中的排出口28-5的增设部分。
尽管已示出和描述了本发明的较佳实施例，但本技术领域的技术人员可对其进行其它变化。例如，本发明可被用来减小传统排出口的尺寸，进而减小其余隙容积损失，尤其是当槽24-2和槽28-3均被采用时。因此，本发明应当仅由所附权利要求的范围所限定。

Claims (6)

1.在一种高压旋转压缩机(10)中，该压缩机具有：一处于排出压力下的内部；一环形活塞(22)，它设置在由一汽缸孔(20-1)形成的一腔内，孔的两端有轴承装置(24；28)；和一叶片(30)，与所述环形活塞共同工作，增补排出装置的特征在于：一个槽(24-2；28-3)，位于一个所述轴承装置中，所述环形活塞具有与所述内部相流通的孔(22-1)，它与所述槽以类似阀调节作用共同工作，从而所述活塞与槽以类似阀调节作用共同工作，只有当所述压缩腔进行排气时，所述活塞和槽才共同工作，以在由两个所述轴承装置、所述活塞、所述汽缸孔和所述叶片所形成的一压缩腔(C)与所述活塞中的所述孔之间形成一流体通道，因而使所述槽起一增补的排出通道的作用。
2.如权利要求1所述的增补排出装置，其特征在于，一个槽位于一个所述轴承装置中。
3.如权利要求1所述的增补排出装置，其特征在于，所述槽约为1毫米到5毫米深。
4.如权利要求1所述的增补排出装置，其特征在于，所述槽周边的一部分(28-3E)的弧形与所述环形活塞内壁的形状相对应，还有一部分(28-3D)的弧形与所述活塞外壁的形状相对应，因而所述阀调节作用可达到最佳。
5.如权利要求1所述的增补排出装置，其特征在于，两个所述轴承装置、所述活塞、所述汽缸孔和所述叶片共同工作而形成一吸入腔(S)，所述阀调节作用阻止所述槽与所述吸入腔构成流通。
6.如权利要求1所述的增补排出装置，其特征在于，所述阀调节作用允许封于所述槽内的压缩气体在压缩过程中的早期点以及在排出之前供给所述压缩腔。
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