CN1526954B - 可变容量的旋转压缩机 - Google Patents

Abstract

一种可变容量旋转压缩机，包括：外壳，其包括两个压缩室，所述两个压缩室具有不同的容量；转轴，其可旋转地设在所述两个压缩室中；两个偏心单元，它们分别设在所述压缩室中，并套在所述转轴上，对所述两个偏心单元进行操作，以便根据所述转轴的旋转方向，使所述两个偏心单元中的一个单元偏离所述转轴的中心设置以实施压缩操作，而另一个偏心单元与所述转轴同心设置以实施空转；滚柱活塞，其套在所述两个偏心单元中的每个偏心单元上；叶片，其安装在所述两个压缩室中的每个压缩室中，以便沿径向往复运动，同时与所述滚柱活塞的外表面接触；及通路控制单元，用来控制致冷剂吸入通路，以便将致冷剂供至两个压缩室中实施压缩操作的一个压缩室的入口处。

Description

可变容量的旋转压缩机

技术领域

本发明总体涉及旋转压缩机，尤其涉及能够根据需要改变压缩机的压缩容量的可变容量旋转压缩机。

背景技术

近来，可变容量压缩机越来越多地用在各种致冷系统中，诸如空调机或冰箱等，以便根据需要改变冷却能力，从而获得优化的冷却操作并节约能量。

与可变容量压缩机有关的较早的专利公开见美国专利No.4,397,618。根据该专利，旋转压缩机设计为能够通过保持或释放叶片(vane)来改变其自身的压缩容量。旋转压缩机包括外壳，圆柱形压缩室设在所述外壳中。旋转活塞(rolling piston)安装在外壳的压缩室中，并且偏心地旋转。此外，在美国专利No.4,397,618中被称为“滑动片”的叶片安装在外壳中，并且沿径向往复运动，同时与旋转活塞的外表面接触。包括棘齿螺栓(ratchet bolt)、电枢和螺线管的叶片保持单元设在叶片的侧面，以保持或释放叶片，从而改变旋转压缩机的压缩容量。即，响应由螺线管控制的棘齿螺栓的往复运动保持或释放叶片，从而改变旋转压缩机的压缩容量。

然而，传统的可变容量旋转压缩机存在这样的问题：所述压缩机的压缩操作是通过将叶片保持或释放一段预定时间来进行控制的，结果很难精确地改变压缩容量以获得所需要的排气压力。

此外，传统的可变容量旋转压缩机还存在有另一个问题：保持叶片的棘齿螺栓被设计为能够进入叶片的侧面，并被锁定于形成在叶片上的锁定孔处，结果很难将压缩机运行时高速往复运动的叶片保持住，从而使得可靠性很差。

发明内容

由此，本发明的一方面是提供一种可变容量的压缩机，该压缩机能够精确地改变压缩容量以获得所需要的排气压力，并且能够容易地控制改变压缩容量的操作。

本发明的其它方面内容和/或优点将在以下的描述中部分得到阐述，部分从说明书中可以得到显而易见的了解，或者可以通过实施本发明而得知。

本发明的上述和/或其他方面可以通过提供一种可变容量的旋转压缩机实现，所述可变容量旋转压缩机包括：外壳、转轴、两个偏心单元、滚柱活塞(roller piston)、叶片和通路控制单元。外壳包括具有不同容量的两个压缩室。两个偏心单元分别以套在转轴上的方式设置在压缩室中，并且对其进行操作，以便根据转轴的旋转方向，两个偏心单元中的一个与转轴偏心设置以实施压缩操作，而另一个偏心单元与转轴同心设置以实施空转。滚柱活塞套在两个偏心单元中的每个偏心单元上。叶片安装在两个压缩室中的每个压缩室中，以便沿径向往复运动，同时与滚柱活塞的外表面接触。通路控制单元控制致冷剂吸入通路，以便将致冷剂吸入两个压缩室中实施压缩操作的一个压缩室的入口中。

通路控制单元包括中空体、入口、第一和第二出口、以及阀单元。中空体具有预定的长度，并且其两个末端封闭。入口形成在中空体的中心部分，并与致冷剂入口管连接。第一和第二出口形成在中空体上入口的相对侧，并且通过管子与两个压缩室的入口连接。所述阀单元包括第一和第二阀单元，分别设置在阀座的每个末端处。

所述通路控制单元进一步包括阀座，所述阀座设在中空体中，从而形成中空体截面面积的收缩。阀座的侧壁上具有开口以允许其内部空间与入口连通，并且阀座的两个末端打开与出口连通。

阀座的长度可以短于两个出口之间的距离，并且可以装配在中空体中，以便形成在阀座侧壁上的开口与通路控制单元的入口连通。

第一和第二阀单元可以彼此连接，以便一起移动，并沿轴向在中空体中往复运动，以打开或关闭阀座的每个末端。

第一和第二阀单元中的每个阀单元可以包括能够与阀座接触的薄阀板。

第一和第二阀单元中的每个阀单元可以包括支撑件，该支撑件用来可移动地支撑中空体中的阀板。

每个支撑件可以具有对应于中空体内径的外径，以便平滑地在中空体中往复运动。

多个孔可以形成在支撑件上。

由于两个出口之间的压差，第一和第二阀单元可以向着两个出口中具有低压的出口移动，从而关闭阀座的两个末端中的一个末端，以便入口与具有低压的出口连通。

连接件可以包括两个部分。连接件的两个部分可以通过弹性件彼此相连，以吸收压缩机运行期间产生的冲击或振动。

弹性件可以由具有弹性的橡胶制成。

两个偏心单元中的每个偏心单元可以包括套在转轴上的偏心凸轮、可旋转地套在偏心凸轮上的偏心轴衬以及锁定单元，其中滚柱活塞套在所述偏心轴衬上，而所述锁定单元用来将偏心轴衬固定在偏心轴衬外表面偏离转轴中心设置的位置处或将偏心轴衬固定在偏心轴衬外表面与转轴同心设置的位置处。

锁定单元可以包括从转轴或偏心凸轮上凸起的第一锁定部分和从偏心轴衬表面凸起以与第一锁定部分接触的第二锁定部分。

锁定单元可以沿相反的方向设置，以便在偏心单元中的一个单元通过转轴的旋转与转轴偏心设置时，另一个偏心单元与转轴同心设置。

叶片可以由弹性件偏压。

附图说明

结合附图，通过对实施例的描述，本发明的这些和/或其他方面和优点将变得更加清晰和易于理解，其中：

图1是根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的剖视图；

图2是包含在根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机中的偏心单元的透视图；

图3是在根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的转轴沿向前方向旋转时第一压缩室的压缩操作的剖视图；

图4是在根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的转轴沿向前方向旋转时第二压缩室的空转的剖视图；

图5是在根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的转轴沿相反方向旋转时第一压缩室的空转的剖视图；

图6是在根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的转轴沿相反方向旋转时第二压缩室的压缩操作的剖视图；

图7是在第一出口打开时根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的通路控制单元的剖视图；

图8是在第二出口打开时根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的通路控制单元的剖视图；

图9是根据本发明第一实施例的可变容量旋转压缩机的通路控制单元的透视图；

图10是根据本发明第二实施例的通路控制单元的透视图。

具体实施方式

下面将详细描述附图中的本发明的实施例，其中相同的标号指示相同的元件。为了解释本发明，通过参考图形描述实施例。

如图1所示，根据本发明的可变容量旋转压缩机包括密封壳体10，驱动单元20和压缩单元30安装在壳体10中。驱动单元20产生旋转力。压缩单元30通过转轴21连接至驱动单元20。

驱动单元20包括圆柱形定子22和转子23。定子22安装至壳体10的内表面。转子23可旋转并与定子22同心地设置在定子22中，并且安装在转轴21上。驱动单元20沿相反的方向旋转转轴21。

压缩单元30包括外壳33。具有不同容量的圆柱形第一和第二压缩室31和32分别设在外壳33的上部和下部。外壳33具有两个凸缘35和36以及分隔板34。凸缘35和36关闭第一压缩室31的上部和第二压缩室32的下部，并且可旋转地支撑转轴21。分隔板34插入在第一和第二压缩室31和32之间，以便使第一和第二压缩室31和32彼此分隔开。

如图2至4所示，安装在第一和第二压缩室31和32中的转轴21设有第一和第二偏心单元40和50，所述第一和第二偏心单元40和50设置在转轴21的相对侧上。第一和第二滚柱活塞37和38分别可旋转地套在偏心单元40和50上。第一叶片61安装在第一压缩室31的入口63与出口65之间，并且沿径向往复运动，并与滚柱活塞37的外表面接触，从而实施压缩操作。此外，第二叶片62安装在第二压缩室32的入口64与出口66之间，并且沿径向往复运动，同时与滚柱活塞38的外表面接触，从而实施压缩操作。第一和第二叶片61和62分别被叶片弹簧偏压。此外，两个压缩室31和32的入口63和64分别相对叶片61和62与出口65和66相对。

第一偏心单元40包括第一偏心凸轮41和第一偏心轴衬42，而第二偏心单元50包括第二偏心凸轮51和第二偏心轴衬52。第一和第二偏心凸轮41和51沿相反的方向分别套在第一和第二压缩室31和32中。此外，第一和第二偏心轴衬42和52分别可旋转地套在第一和第二偏心凸轮41和51上。滚柱活塞37和38分别可旋转地套在第一和第二偏心轴衬42和52上。

偏心单元40和50分别设有锁定单元43和53，以便偏心轴衬42和52根据转轴21的旋转方向偏离转轴21的中心旋转或与转轴21同心地旋转。锁定单元43、53设有第一锁定部分45、55和第二锁定部分44、54。第一锁定部分45和55分别从转轴21或偏心凸轮41和51上凸起。具有半圆形横截面的第二锁定部分44、54从偏心轴衬42、52的表面上凸起，以便由第一锁定部分45、55阻止。在这种情况下，第一偏心单元40的锁定单元43和第二偏心单元50的锁定单元53沿相反的方向排布，以便在偏心单元40和50中的一个单元通过转轴21的旋转而偏离转轴21中心设置时，其他的偏心单元40、50与转轴21同心设置。

因此，如图3所示，当转轴21顺时针旋转(向前旋转)时，第一压缩室31的第一偏心轴衬42偏离转轴21的中心设置，并且通过转轴21的第一锁定部分45与第一偏心轴衬42的第二锁定部分44之间的啮合与转轴21一起旋转，由此实施压缩操作。图4示出转轴21顺时针旋转时的第二压缩室32。这时，第二偏心轴衬52的外表面与转轴21同心设置，并通过锁定单元53与第二偏心凸轮51一起旋转，从而实施空转。

同时，图5和6示出转轴21逆时针旋转时(反转)的第一和第二压缩室31和32。当转轴21逆时针旋转时，第一压缩室31的第一偏心轴衬42与转轴21同心设置，因此压缩操作不在第一压缩室31中实施。然而，第二压缩室32的第二偏心轴衬52偏离转轴21的中心设置，并且与第二偏心凸轮51一起旋转，因此压缩操作在第二压缩室32中实施。

根据本发明，由于在转轴21的旋转方向改变时第一和第二偏心单元40和50彼此相反地运行，因此压缩操作只在压缩室31和32中的一个室中进行。压缩室31和32具有不同的内部容量，因此允许仅通过改变转轴21的旋转方向就可改变压缩容量，并且可以容易地改变压缩容量以获得所需的排出压力。

如图1所示，根据本发明的可变容量旋转压缩机还包括通路控制单元70。通路控制单元70控制致冷剂吸入通路，以便将从储蓄器(accumulator)69a供至致冷剂入口管69的致冷剂传送至第一压缩室31的入口63中或第二压缩室32的入口64中。因此，致冷剂被传送至实施压缩操作的压缩室的入口中。

如图7至9所示，通路控制单元70包括中空体71。中空体71为具有预定长度的圆柱形，并且两端封闭。入口72形成在中空体71的中心部分，以便与致冷剂入口管69连接。第一和第二出口73和74以彼此分离开的方式形成在中空体71上入口72的相对侧。分别连接至第一压缩室31的入口63和第二压缩室32的入口64的两个管67和68分别连接至第一和第二出口73和74。

此外，通路控制单元70包括阀座75、第一和第二阀单元76和77以及连接件78。阀座75为两端开口的圆柱形，并且设在中空体71中以便在中空体内表面上形成台阶。第一和第二阀单元76和77设在中空体71的两侧处，并且在中空体71中轴向往复运动以关闭或打开阀座75的两个末端。连接件78将第一和第二阀单元76和77连接在一起，以便第一和第二阀单元76和77一起移动。此外，阀座75的侧壁上具有开口75a，以允许其内部空间与入口72连通。阀座75的长度比两个出口73与74之间的距离短，并且装在中空体71中。

第一和第二阀单元76和77分别安装在连接件78的两个末端。第一阀单元76包括薄阀板76a和支撑件76b，第二阀单元77包括薄阀板77a和支撑件77b。每个阀板76a和77a与阀座75接触，以便关闭致冷剂通路。支撑件76b和77b分别安装在连接件78的两个末端，以可移动地将阀板76a和77a支撑在中空体71中。在这种情况下，每个支撑件76b和77b具有对应于中空体71内径的外径，以便在中空体71中平滑地往复运动。多个孔76c和77c分别形成在支撑件76b和77b上，以允许空气流通。

通路控制单元70的操作如下。如图7所示，当在第一压缩室31中实施压缩操作时，通过连接件78彼此连接的两个阀单元76和77在施加在第一出口73上的吸入力的作用下沿向着第一出口73的方向移动，以便将致冷剂吸入第一出口73。这时，由于第二阀单元77的阀板77a关闭与第二出口74连通的阀座75的末端，将致冷剂吸入第二出口74的通路关闭。此外，在这种情况下，第二压缩室32实施空转，结果由于第二偏心单元50的同心位置使得第二压缩室32的压力增加。这时，由于第二压缩室32的压力被传送至通路控制单元70的第二出口74，因此第二阀单元76和77沿向着第一出口73的方向平滑地移动。

相反地，当在第二压缩室32中实施压缩操作时，如图8所示，通过连接件78彼此相连的两个阀单元76和77在施加在第二出口74上的吸入力的作用下沿向着第二出口74的方向移动，以便将致冷剂吸入第二出口74。此外，在这种情况下，第一压缩室31实施空转，结果由于第一偏心单元40的同心位置压缩室31中的压力增加。这时，由于第一压缩室31增加的压力被传送至通路控制单元70的第一出口73，两个阀单元76和77沿向着第二出口74的方向平滑地移动。

同样地，根据本发明，由于两个出口73与74之间的压差，设在中空体71中的两个阀单元76和77沿向着两个出口73和74中具有较低压力的出口的方向移动，从而关闭阀座75的一个末端。即，根据本发明，致冷剂吸入通路自动改变，以便通路控制单元70的入口72与两个出口73和74中具有较低压力的出口连通，从而允许在无需附加驱动单元的情况下容易地改变致冷剂吸入通路。

图10是根据本发明第二实施例的通路控制单元70。根据第二实施例，将两个阀单元76和77连接在一起的连接件79包括两个部分。连接件79的两个部分通过诸如卷簧的弹性件80彼此连接在一起，因此阀单元76和77的往复运动期间产生的冲击和振动被弹性件80吸收。在这种情况下，弹性件80由具有弹性的橡胶制成。

从以上的描述可以看出，本发明提供一种可变容量旋转压缩机，其设计为压缩操作是根据转轴的旋转方向有选择地在具有不同容量的两个压缩室中的一个压缩室中实施，从而精确地改变压缩容量以获得所需的排出压力，并且容易地控制旋转压缩机的压缩容量。

此外，本发明提供一种可变容量旋转压缩机，其设计使得致冷剂吸入通路自动地改变，以便将致冷剂吸入两个压缩室中实施压缩操作的一个压缩室中，从而具有高的压缩效率。

尽管对本发明的一些优选实施例进行了展示和描述，但本领域技术人员将会理解在不偏离本发明的原理和实质的情况下，可对这些实施例进行改变，其范围也落入本发明的权利要求及其等同物所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种可变容量旋转压缩机，包括：

外壳，其包括两个压缩室，所述两个压缩室具有不同的容量；

转轴，其可旋转地设在所述两个压缩室中；

两个偏心单元，它们分别设在所述压缩室中，以便套在所述转轴上，所述两个偏心单元被操作，以便根据所述转轴的旋转方向，使所述两个偏心单元中的一个单元偏离所述转轴的中心设置以实施压缩操作，而另一个偏心单元与所述转轴同心设置以实施空转；

滚柱活塞，其套在所述两个偏心单元中的每个偏心单元上；

叶片，其安装在所述两个压缩室中的每个压缩室中，以便沿径向往复运动，同时与所述滚柱活塞的外表面接触；及

通路控制单元，用来控制致冷剂吸入通路，以便将致冷剂供至所述两个压缩室中实施压缩操作的一个压缩室的入口处；

其中，所述通路控制单元包括：

中空体，其具有预定的长度，并且其两个末端封闭；

致冷剂入口部件；

入口，其形成在所述中空体的中心部分处，并与所述致冷剂入口部件连接；

第一和第二出口，它们分别形成在所述中空体上且在所述入口的相对侧，并且与所述两个压缩室的入口连接；以及

阀单元，所述阀单元由于两个压缩室之间的压差而在中空体中滑动，由此打开和关闭第一和第二出口；

其中，所述两个偏心单元中的每个偏心单元包括：

偏心凸轮，其套在所述转轴上；

偏心轴衬，其可旋转地套在所述偏心凸轮上，所述滚柱活塞套在所述偏心轴衬上；及

锁定单元，用来将所述偏心轴衬固定在所述偏心轴衬外表面偏离所述转轴的中心而设置的位置上或固定在所述偏心轴衬外表面与所述转轴同心地设置的位置上。

2.根据权利要求1所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述通路控制单元还包括：

阀座，其设在所述中空体中，以便形成所述中空体截面面积的收缩，所述阀座的侧壁上具有开口以允许其内部空间与所述入口连通，并且阀座的两个末端打开与所述出口连通；

并且，所述阀单元包括第一和第二阀单元，它们分别设置在所述阀座的每个末端处。

3.根据权利要求2所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述阀座的长度比所述两个出口之间的距离短，所述阀座装配在所述中空体中，以便形成在所述阀座侧壁上的开口与所述通路控制单元的入口连通。

4.根据权利要求3所述的可变容量旋转压缩机，进一步包括连接件，其中所述第一和第二阀单元通过所述连接件彼此连接，以便一起移动。

5.根据权利要求4所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述第一和第二阀单元沿轴向在所述中空体中往复运动，以打开和关闭所述阀座的每个末端。

6.根据权利要求5所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述第一和第二阀单元中的每个阀单元包括能够与所述阀座接触的薄阀板。

7.根据权利要求6所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述第一和第二阀单元中的每个阀单元进一步包括支撑件，该支撑件用来可移动地支撑所述中空体中的阀板。

8.根据权利要求7所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，每个支撑件具有对应于所述中空体内径的外径，以便平滑地在所述中空体中往复运动。

9.根据权利要求8所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，多个孔形成在所述支撑件上。

10.根据权利要求4所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，由于所述两个压缩室之间的压差，所述第一和第二阀单元沿向着所述两个出口中具有低压的一个出口的方向移动，从而关闭所述阀座的两个末端中的一个末端，以便所述入口与具有低压的所述出口连通。

11.根据权利要求4所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述连接件包括至少两个部分，所述连接件的所述至少两个部分通过弹性件彼此相连，以吸收振动。

12.根据权利要求11所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述弹性件由具有弹性的橡胶制成。

13.根据权利要求8所述的可变容量旋转压缩机，其特征在于，所述锁定单元中的每个锁定单元包括：

第一锁定部分，其从所述转轴或所述偏心凸轮上凸起；及

第二锁定部分，其从所述偏心轴衬表面凸起，以与所述第一锁定部分接触。

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