CN1295195A

CN1295195A - 密封式旋转压缩机

Info

Publication number: CN1295195A
Application number: CN00100168A
Authority: CN
Inventors: 金广镐; 卞相明; 李润源; 徐弘锡; 具世珍
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2001-05-16
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: US6241496B1; CN1183329C

Abstract

本发明涉及密封式旋转压缩机。因为常规旋转压缩机的降低压力脉动噪音的波动槽的效果不佳,不能获得最大压缩效率,本发明的结构使压力脉动噪音能降低到最大程度,同时,压缩气体致冷剂所需的驱动力降低,改善压缩效率。该密封式旋转压缩机的特征是,一波动槽形成在沿曲轴旋转方向离开叶片80—90度的位置上,所述波动槽具有的容积相当于空间部分整个容积的0.5—2%,部分与气缸空间部分连通。

Description

密封式旋转压缩机

本发明涉及密封式旋转压缩机，特别涉及，这样的密封式旋转压缩机，它能改进降低在吸气和排气时产生的压力脉动引起的噪音的效果，并同时通过降低压缩驱动力改善压缩机的压缩效率。

一般，密封式旋转压缩机是气体压缩装置，根据气体压缩方法的不同有多种压缩机，包括旋转压缩机、往复式压缩机和旋涡压缩机等等。

这些压缩机中的每种均包括：密封容器，它具有一定空间；马达装置，安装在密封容器上，产生驱动力；压缩装置，从马达装置接受驱动力，压缩气体。

现参照图1和2说明，作为上述压缩机例子的密封式旋转压缩机。

图1是普通密封式旋转压缩机的前视剖面图；图2是普通密封式旋转压缩机的水平剖面图。

如图所示，马达装置安装在密封容器1的一侧，压缩装置安装在密封容器另一侧与马达装置有一定距离。

马达装置包括：定子2，固定连接密封容器1的内面；和转子3，在定子2中可旋转地连接。

压缩装置包括：曲轴4，压配合到转子3的内径，具有在曲轴4的一端上的偏心部4a；和气缸5，其中轴4的偏心部4a插入空间11，吸入空气并压缩。曲轴4和气缸5安装在密封容器上。

另外，压缩装置包括：上下轴承7和8，用螺栓固定到气缸5的上下表面，从而支撑曲轴5，封闭气缸5的空间部分11；旋转柱塞，位于气缸5的空间11中，根据曲轴4的旋转转动运行；曲轴4的偏心部4a插入旋转柱塞9中；叶片10，插入气缸5的一侧，在气缸5的径向直线往复运动，在旋转柱塞9旋转时，叶片10的一端接触旋转柱塞9外表面，从而气缸5的内表面和旋转柱塞9外表面形成的空间部分被分隔成吸气区11a和压缩区11b。

并且，气体通过吸气孔5a被吸入到气缸5中，该吸气孔形成在气缸5的吸气区11a，更具体地，是在气缸5的一侧邻近叶片10。排放压缩的气体通过的排气口5b形成在气缸5的压缩区11b中，即，在气缸5的另一侧邻近叶片10。上述排气口5b与形成在上轴承7上的排气孔7a相通，排气孔7a可形成在连接到气缸5下表面的下轴承8上。

吸入气体通过的入口管12连接到密封容器1的侧壁，排放气体通过的出口管13连接到密封容器1的上侧壁，油(未示出)注入密封容器1的底部。

在图中，标号14表示排气阀，15表示座圈，16表示消音器，17表示蓄气缶。

下面说明上述密封式旋转压缩机的工作。

在曲轴4由于接通电源与转子3一同旋转时，与曲轴4的偏心部分连接的旋转柱塞9在气缸空间部11中围绕曲轴4旋转同时接触叶片10。

由于旋转柱塞9的旋转，气缸5的内表面和旋转柱塞9的外表面形成的空间部11的容积改变，低温低压的气体致冷剂通过入口管12和吸气孔5a被吸入气缸5的空间部11中，然后被压缩成高温和高压的气体，被压缩的高温高压的气体致冷剂通过排气口5b、排气孔7a和排气阀14排出。

在此，参照图3、4和5更详细说明气体致冷剂随着曲轴4的旋转被吸入压缩和排放的过程。

图3、4和5是旋转压缩机工作过程的水平剖面图。

首先，如图3所示，在曲轴4的偏心部4a的半长轴前端(A)与叶片10接触时，排气行程终止，同时吸气行程终止。

并且，随着曲轴4旋转，如图4所示，在偏心部4a的半长轴前端从叶片10位移180度的位置上，叶片10将成空间部分11转变成吸气区11a和压缩区11b，气体致冷剂被吸入到吸气区11a，同时，压缩区11a的容积减小，从而气体被逐渐压缩。

并且，在曲轴4旋转，从而偏心部4a的半长轴前端通过180度角，然后向排气口5b移动时，吸入到吸气区11a的气体致冷剂量和压缩区11b的压力同时增加，从而压缩区11b的压力比排放的气体高。此时，排气阀14打开，压缩的气体通过排气口5b和排气孔7a排放。

同时，在上述压缩机运行期间，旋转柱塞9在转动的同时继续重复吸气、压缩和排放气态致冷剂的过程，由于压力脉动产生噪音。在此方面，进行了降低压力脉动产生噪音的研究，以便在气缸5的空间11上获得共振效果。

见图6和7，它们示出降低上述压力脉动的常规降低噪音结构的实施例，沿曲轴4的旋转方向在离叶片10的150和270度间形成波动槽18，即具有一定直径和深度的不穿透的孔。

对于上述波动槽18形成的位置，出现了在波动槽18形成的每个角度上，压缩的气体流回到吸气侧的故障。在角度增加时，再膨胀的损失增加很多，同时由于波动槽18，压缩机的压缩功(压缩驱动力)降低，从而获得压缩驱动力的增益(gain)。

关于压缩效率，在根据P-V图分折压缩机的性能时，出现了在曲轴单个旋转时压缩行程过程中，基于曲轴每个位置的，在空间部分内的再膨胀损失和压缩驱动力增益间的差别。

即，如所示，如果旋转柱塞9在离开叶片10的24度上，再膨胀损失和压缩容积增益或压缩驱动力增益是小的，如果在离开叶片10的90度上，压缩气体的压缩容积增益变得大于再膨胀损失，并且在离开叶片10的160度上，压缩气体的压缩容积增益小于再膨胀损失。

但是，在上述常规噪声降低结构中，形成简单的管状不透孔，使得利用共振效应降低噪音不足。而且，不透孔位于压缩期间高压缩状态位置上，从而引起再膨胀损失。

另外，常规噪音降低结构是仅就降低脉动噪音考虑排气侧的限定范围中的结构，而不考虑压缩效率在适当范围中。

因此，鉴于上述情况，在常规旋转压缩机中，存在的问题是，降低由于压力脉动产生的噪音的波动槽不能最大限度使噪音降低，并且降低压缩效率。

因此，本发明的目的是提供密封式旋转压缩机，它能使在压缩机运行过程中压缩装置中产生的压力脉动引起的噪音降低到最小，同时，改进压缩机的效率。

为达到上述目的，在密封式旋转压缩机中包括：曲轴，它具有形成在其上的偏心部，接受马达装置的驱动力旋转；旋转柱塞，插入曲轴偏心部中；气缸，形成旋转柱塞插入其中的空间部分，从而形成在气缸内表面和旋转柱塞外表面间的空间部分；上和下轴承，每个连接到气缸从而封闭空间部分，同时支撑曲轴；叶片，安装穿过气缸内壁，在气缸径向直线往复运动，并与旋转柱塞外表面直线接触，从而气缸空间部分根据曲轴旋转被分隔成吸气区和压缩区，形成密封式旋转压缩机，其中波动槽形成在曲轴旋转方向上离开在气密空间中的叶片80-90度位置上。

波动槽具有的容积相当于空间部分整个容积的0.5-2％。

在下轴承与气缸连接时，波动槽的开口分成重叠部分和连通部分，重叠部分与气缸重叠，连通部分与气缸空间部分连通。

连通部分的从气缸内壁起的最大长度小于旋转柱塞9的厚度(t)的55％。

波动槽是椭圆形或方形。

波动槽形成在下轴承上。

波动槽的垂直截面形状具有在一侧壁上的突起。

以下说明会使本发明的其它特征、目的和优点更明了。

通过以下详细说明会更好理解本发明，附图仅是起说明的作用，不是限定本发明。附图中：

图1是普通密封式旋转压缩机前剖视图；

图2是普通密封式旋转压缩机压缩装置水平剖视图；

图3-5是常规旋转压缩机工作过程水平剖视图；

图6是常规旋转压缩机降低噪音结构实施例的前剖视图；

图7是常规旋转压缩机降低噪音结构实施例的水平剖视图；

图8是P-V关系图，示出普通旋转压缩机的各角度状态；

图9根据带本发明降低噪音结构的旋转压缩机的部分前剖视图；

图10是根据本发明第一实施例的降低噪音结构的旋转压缩机的压缩装置的水平剖视图；

图11是本发明第二优选实施例的降低噪音结构的旋转压缩机的压缩装置的水平剖视图；

图12是本发明第三优选实施例的降低噪音结构的旋转压缩机的压缩装置的水平剖视图；

图13A是本发明降低噪音结构的第一实施例垂直剖面的放大图；

图13B是本发明降低噪音结构的第二实施例垂直剖面的放大图；

图14-16是本发明密封式旋转压缩机工作过程水平剖视图；

图17A是带有本发明降低噪音结构的压缩机运行产生的噪音测量图；

图17B是未带有本发明降低噪音结构的压缩机运行产生的噪音测量图；

图18是与常规技术相比，本发明噪音频谱图；

图19是旋转压缩机中波动槽处在每个位置测量的噪音发生状态图；

图20是在旋转压缩机中的波动槽处在每个位置，测量噪音发生状态的同时，测量压缩效率的测量值的图示；

图21是P-V图，示出与常规技术对比的密封式旋转压缩机的压力和容积。

现参照附图说明本发明的优选实施例。

图9和10分别是带本发明降低噪音结构和效率改善结构的密封式旋转压缩机的部分前剖视图和水平剖视图。与常规密封式旋转压缩机相同的组件用相同标号表示。

如图所示，本发明的密封式旋转压缩机包括：马达装置，产生驱动力；压缩装置，接受马达装置的驱动力。它安装在气密容器1中。

马达装置包括：定子2，固定连接到气密容器1内表面；和转子3，在定子2中可旋转地连接。

并且，压缩装置的结构是，曲轴4和气缸5在气密容器1中耦接。曲轴4压紧配合到转子3内径，具有在其一端的偏心部分4a；曲轴4的偏心部分4a插入到气缸5中的吸入并压缩气体的空间部分11。

另外，压缩装置包括：上轴承7和下轴承8，这两个轴承分别用螺栓固定到气缸5的上、下表面，从而支撑曲轴4，封闭气缸5的空间部分11；旋转柱塞，具有插入到其中的曲轴4的偏心部分4a，位于气缸5的空间11中，根据曲轴4的旋转而转动；叶片10，插入气缸5的一侧，在气缸5的径向直线往复运动，在旋转柱塞9旋转时，叶片10的一端接触旋转柱塞9外表面，从而气缸5的内表面和旋转柱塞9外表面形成的空间部分被分隔成吸气区11a和压缩区11b。

并且，气体被吸入到气缸5通过的吸气孔5a形成在气缸5的吸气区11a，更具体地说是在气缸5的一侧邻近叶片10。排放压缩的气体通过的排气口5b形成在气缸5的压缩区11b中，即，在气缸5的另一侧邻近叶片10。上述排气口5b与形成在上轴承7上的排气孔7a相通，打开和/或关闭排气孔7a的排气阀14安装在排气口5b上。

在此，排气口5b可形成在连接气缸5下表面的下轴承8上。

并且，波动槽100形成在下轴承8的一端，使得位于曲轴4旋转方向中离叶片10的70-100度的位置上，与气缸5的密封空间部分11部分相通。

此时，在下轴承8与气缸5连接时，波动槽100的开口110分成重叠部110和连通部120。重叠部分110与气缸重叠，连通部分120与气缸5的空间部分连通。从气缸5的内表面到连通部分120后端的长度小于旋转柱塞9的厚度(t)的55％。

在此，波动槽100形成有一定内径和深度的圆柱形，或如图11所示，根据本发明第二优选实施例形成椭圆圆柱形，它的截面是椭圆。此时，在下轴承8与气缸5连接时，波动槽100的开口110也分成重叠部110和连通部120，重叠部分110与气缸重叠，连通部分120与气缸5空间部分连通。从气缸5的内表面到连通部分120后端的长度小于旋转柱塞9的厚度(t)的55％。

并且，如图13A-13B所示，波动槽100的垂直剖面具有弯曲表面台阶的突起。

另外，波动槽100的容积是在气缸5内表面和旋转柱塞9外表面之间的空间部分11的容积，即整个吸气容积的0.5-2％。

波动槽100可形成在上轴承7或下轴承8上，但最好在下轴承8上。

在图中标号15表示座圈，16表示消音器。

现在参照图14-16说明本发明旋转压缩机的工作。

如图所示，在马达接通电源曲轴4与转子3一起旋转时，连接到曲轴4偏心部4a的旋转柱塞9由曲轴4的旋转带动在气缸的空间部分11中旋转，同时接触叶片10。

由于旋转柱塞9的旋转，叶片10分隔的气缸5的空间部分11容积变化，低温低压的气体致冷剂通过吸气管(未示出)和吸气孔5a被吸入气缸的空间部分11，从而被压缩到高温高压，在排气阀14打开时，压缩的高温高压气体致冷剂通过排气口5b和排气孔7a排放。

特别地，如图14所示，在曲轴4的偏心部分4a的半长轴前端(A)保持与叶片10接触时，排气行程终止，同时吸气行程终止。

并且，如图15所示，在偏心部4a的前端(A)由于曲轴4的旋转到达通过波动槽100的位置的过程中，当密封的空间部分被叶片10转变成吸气区119和压缩区11b时，气体致冷剂被吸入到吸气区11a，同时压缩区11b的容积减小，从而气体逐渐被压缩。

而且，如图16所示，在偏心部4a的前端(A)通过波动槽100到达排气口5b的位置的过程中，吸入吸气区11a的气体致冷剂量增加，同时在排气阀15打开时，通过排气口5b和排气孔7a排出在压缩区11b中压缩的气体。

在上述过程连续反复进行时，气体被压缩，在过程中产生的压力脉动引起的噪音由波动槽100降低。

下面参照附图详细说明带有本发明波动槽的密封式旋转压缩机的效果。

图17A是在形成本发明的波动槽状态下测量的压缩机运行中发生的噪音的图。图17B是在未形成本发明的波动槽状态下测量的压缩机运行中发生的噪音的图。图18是本发明的装置的噪音与常规技术的比较。

如图17A和17B所示，与不带波动槽的压缩机相比，在同时进行气体致冷剂的压缩和吸气的部分，即在90度，本发明压缩机的噪音显著减少。

另外，图19是对在旋转压缩机中形成波动槽的各个位置测量发生的噪音的图。图20是在旋转压缩机中形成的波动槽的各个位置测量发生的噪音的同时，测量的压缩效率的图。

如图19所示，在波动槽100安装在80-90度角间，与在很多其它角度形成波动槽100的压缩机相比，噪音的降低效果，主要是降低可感觉的噪音，是大的。

另外，图20是很多角度形成波动槽100的压缩机的压缩效率的测量结果，示出在80-90度形成波动槽100时压缩效率最大。

并且，图21是P-V图，示出与常规技术比较密封式旋转压缩机的压力和容积。在此示出，气体压缩所需的压缩驱动力，比常规旋转压缩机，显著降低。以下的公知的压缩关系表达式给出这一点：

Pc=Ps(Vs/Vc)^k

其中Pc是压缩区11b的压力，Ps是吸气区11a的压力，Vs是吸气区11a的容积，Vc是压缩区11b的容积，k是多变指数。

因此上述的本发明的密封式旋转压缩机，通过将一定容积和开放比的波动槽形成在沿曲轴4旋转方向离开叶片10的80-90度位置上，使在气体致冷剂的吸入、压缩和排气时压力脉动噪音的降低效果达到最大。同时，减小压缩气体致冷剂所需的压缩驱动力，从而提高压缩效率。

Claims

1．一种密封式旋转压缩机，包括：曲轴(4)，它具有形成在其上的偏心部(4a)，接受马达装置的驱动力旋转；旋转柱塞(9)，插入曲轴(4)偏心部(4a)；气缸(5)，其中形成旋转柱塞(9)插入的空间部分，从而形成在气缸(5)内表面和旋转柱塞(9)外表面之间的空间部分；上轴承(7)和下轴承(8)，每个轴承连接到气缸(5)从而封闭空间部分，同时支撑曲轴；以及叶片(10)，安装穿过气缸(5)内壁，在气缸(5)径向直线往复运动，并与旋转柱塞(9)外表面直线接触，从而气缸(5)的空间部分(11)随着曲轴(4)旋转被分隔成吸气区(11a)和压缩区(11b)

其特征在于，波动槽(100)形成在沿曲轴(4)旋转方向离开在密封空间部分(11)中的叶片(10)80-90度的位置上。

2．根椐权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述波动槽(100)具有的容积相当于空间部分(11)整个容积的0.5％-2％。

3．根椐权利要求2所述的压缩机，其特征在于，在所述下轴承(8)与气缸(5)连接时，波动槽(100)的开口分成重叠部分(110)和连通部分(120)，重叠部分(110)与气缸(5)重叠，连通部分(120)与气缸空间部分(11)连通。

4．根椐权利要求3所述的压缩机，其特征在于，连通部分(120)从气缸(5)内壁起的最大长度小于旋转柱塞(9)的厚度(t)的55％。

5．根椐权利要求2所述的压缩机，其特征在于，波动槽(100)是椭圆形的。

6．根椐权利要求2所述的压缩机，其特征在于，波动槽(100)是方形的。

7．根椐权利要求1所述的压缩机，其特征在于，波动槽(100)形成在下轴承(8)上。

8．根椐权利要求1所述的压缩机，其特征在于，波动槽(100)的垂直截面形状具有在一侧壁上的突起。

9．根椐权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述突起是弯曲表面台阶状的。