CN201513346U - 全封闭式制冷压缩机及其转子压缩机单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种转子压缩机单元，包括具有内凹容纳部的气缸、端盖、转子、传动轴、内转子、外转子和三个滑片；所述端盖与所述气缸的内凹容纳部配合形成容纳转子的密封内部腔室，且其内侧端面设置有分别与进、排气通道连通的进、排气口；与现有技术相比，本实用新型提供的转子压缩机单元具有由内至外嵌套设置的内转子、转子和外转子，形成了初级工作腔和次级工作腔；在电机的驱动下，转子通过三个滑片的端部驱动内转子和外转子偏心转动。随着转子的转动，每个相对密封的工作腔的容积周期性的改变，气体经初级工作腔压缩后进入次级工作腔进行二次压缩，以有效提高压缩机的效率。在此基础上，本实用新型还提供一种具有前述转子压缩机单元的全封闭式制冷压缩机。

Description

全封闭式制冷压缩机及其转子压缩机单元

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种全封闭式制冷压缩机及其转子压缩机单元。

背景技术

转子式压缩机，又称滚动活塞压缩机，属于容积型回转式压缩机。其压缩机单元包括气缸、偏心转子和滑片等主要功能部件，滑片与偏心转子外表面或者气缸内壁之间相抵形成一条接触密封线，将偏心转子与气缸部件形成的月牙状空间容积分隔成两部分；工作过程中，前述两部分容积随着转子的转动而变化，从而实现吸气、压缩和排气过程。

众所周知，传动转子式压缩机的滑片与偏心转子外表面或者气缸内壁之间的泄漏、摩擦和磨损较大，从而限制了它的工作寿命及效率的提高。为提高转子式压缩机的工作寿命，本领域的研发人员提出了诸多的改进设计。

比如，公开号为US2008/0232991A1公开了一种转子式压缩机，其转子置于内外嵌套缸体之间并形成内外嵌套的两级腔室，该方案中滑片相对于缸体来说是固定的，通过转子与滑片之间的配合结构使得腔室之间的密封更加可靠。然而，该方案的气腔排气结束后的余隙容积较大，从而影响转子压缩机的容积效率。

有鉴于此，亟待针对转子式压缩机进行优化设计，以有效提高其工作效率。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种具有较高工作效率的转子压缩机单元。在此基础上，本实用新型还提供一种具有该单元的全封闭式制冷压缩机。

本实用新型提供的转子压缩机单元，包括具有内凹容纳部的气缸、端盖、转子、传动轴、内转子、外转子和三个滑片；所述端盖与所述气缸的内凹容纳部配合形成内部腔室，且其内侧端面设置有分别与进、排气通道连通的进、排气口；所述转子置于所述内部腔室中；所述传动轴的一端经所述气缸插装于所述端盖上、另一端用于与电机转子相连，且所述转子套装于传动轴上。

所述内转子内置于所述转子的内部；所述外转子套装于所述转子的外部；所述三个滑片分别设置在所述转子上的三个径向滑槽中；每个滑片的内、外端分别经相应的径向滑槽伸出，且分别与所述内转子的外周表面和所述外转子的内壁相抵；且所述气缸的底部具有通孔。

所述内转子和外转子同轴设置且两者相对于转子偏心设置，外转子与转子之间形成初级工作腔、转子与内转子之间形成次级工作腔；初级工作腔和次级工作腔均由三个滑片分隔形成三个相对密封的工作腔。

所述三个滑片与转子一并转动时，且滑片的内、外端面分别带动内转子和外转子相对于转子偏心转动，每个相对密封的工作腔的容积周期性的改变，依次形成吸气空间、压缩空间和排气空间；所述端盖与三个转子之间设置有配气通道，以便于气体经端盖进气口进入初级工作腔进行初级压缩、初级压缩后的气体进入次级工作腔进行次级压缩以及次级压缩后的气体经端盖排气口排出。

优选地，还包括固定设置在所述端盖的内侧端面上的配气隔离件；所述配气通道具体为设置在端盖内侧端面上的联通配气通道以及设置在所述配气隔离件上的初级进气口、初级排气口、次级进气口和次级排气口；其中，所述初级进气口连通端盖内侧端面上的进气口和初级工作腔的吸气空间；所述初级排气口连通初级工作腔的排气空间和端盖内侧端面上的联通配气通道；所述次级进气口连通联通配气通道和次级工作腔的吸气空间；所述次级排气口连通次级工作腔的排气空间和端盖内侧端面上的排气口。

优选地，所述外转子与配气隔离件配合端的内壁上设置有三个内凹的排气通道，且三个排气通道分别位于由三个滑片分隔形成三个相对密封的工作腔内，以便于增加初级工作腔的排气空间与初级排气口之间的通流面积。

优选地，所述转子具体包括底盘和由底盘的内侧表面轴向伸出的圆筒状转子本体；所述底盘的中部具有穿装传动轴的通孔，且该通孔和传动轴上分别设置有相适配的止动面，以便于传动轴带动所述转子转动；沿所述转子的轴向，三个滑片的两侧端面分别与转子的底盘和配气隔离件相抵。

优选地，所述三个滑片沿转子的周向均布设置。

优选地，所述三个滑片的内、外端面为平面；与每个滑片对应地，所述内转子的外周表面和所述外转子的内壁上分别设置有与滑片的端部平面相抵配合的工作平面。

优选地，沿所述转子的转动方向，所述配气隔离件上的初级进气口、初级排气口和次级进气口的通流截面逐渐增大、次级排气口的通流截面逐渐减小。

优选地，所述传动轴具有轴向通孔，且该轴向通孔内设置有螺旋导油叶片，以便于随着传动轴的转动提取润滑油。

优选地，所述进气通道的入口设置于所述端盖的外周表面，所述排气通道的出口设置于所述端盖的轴向端面。

本实用新型提供的全封闭式制冷压缩机，包括机壳和置于机壳内的电机和压缩机单元；所述压缩机单元采用如前所述的转子压缩机单元，所述转子压缩机单元的气缸与机壳固定连接，且其传动轴与电机的转子固定连接。

与现有技术相比，本实用新型提供的转子压缩机单元具有由内至外嵌套设置的内转子、转子和外转子，形成了初级工作腔和次级工作腔；插装于转子径向滑槽中的三个滑片分别与所述内转子的外周表面和所述外转子的内壁相抵，并将两级容积腔室分隔形成三个工作腔。在工作状态下，压缩机机壳内的高压气体通过气缸底部的通孔作用于转子，使转子与配气隔离件更好地贴合，同时，在电机的驱动下，转子通过三个滑片的端部驱动内转子和外转子偏心转动，在一个转动周期中，每个相对密封的工作腔的容积周期性的改变，依次形成吸气空间、压缩空间和排气空间。同时，在端盖与三个转子之间设置有配气通道，以便于气体经端盖进气口进入初级工作腔进行初级压缩、初级压缩后的气体进入次级工作腔进行次级压缩以及次级压缩后的气体经端盖排气口排出。

本实用新型结构设计合理、紧凑，加工工艺性较好；其产生的有益技术效果具体如下：

首先，两级压缩中的初级压缩的压力相对较小，基于相同的压缩比而言，本实用新型的气缸压力较小，因而可减少泄露、提高效率。

其次，由于压缩机机壳内的高压气体通过气缸底部的通孔作用于转子，从而使得转子的下端面与配气隔离件紧密贴合，从而减小了内转子、外转子、滑片和配气隔离件之间的间隙，形成相对密封的工作腔。与现有技术相比，本方案省略了相应的密封件，以降低制造成本。此外，随着各转子和滑片的磨损，各配合面之间的间隙更加均匀，转子在高压气体的作用下，仍然和配气隔离件紧密接触，进一步降低整机的泄露。

再次，利用端盖上设置的配气通道连通内外两个工作腔，从而可减小无效容积，提高制冷量，进而提高压缩机的有效性能系数。

第四，在零件工作时依靠使用自动减少缝隙的方法，保障了压缩机的工作能力。

第五，采用滑片均布的结构设计，无需应用配重即可确保压缩机的运转平衡，进而有效降低压力脉动和噪声。

本实用新型提供的转子压缩机单元可适用于任何型式的压缩机，特别适用于全封闭式制冷压缩机。

附图说明

图1是具体实施方式中所述全封闭式制冷压缩机的俯视图；

图2是图1中所示A-A剖切位置的剖视图；

图3是具体实施方式中所述转子压缩机单元的轴侧图；

图4是具体实施方式中所述转子压缩机单元的局部剖切轴侧图；

图5是具体实施方式中所述转子压缩机单元的轴向分解图；

图6是具体实施方式中所述转子的整体结构示意图；

图7是示出内转子、转子、外转子和传动轴之间装配关系的半剖视图；

图8是图7中所示B-B剖切位置的剖视图；

图9是具体实施方式中所述端盖的整体结构示意图；

图10是具体实施方式中所述配气隔离件的主视图；

图11是具体实施方式中所述配气隔离件与端盖装配为一体的示意图；

图12是具体实施方式中所述三个转子与配气隔离件的装配关系分解图；

图13-1、图13-2、图13-3、图13-4、图13-5和图13-6分别示出了转子压缩机单元运行周期的六个特征位置。

图中：

汽液分离器10、机壳20、电机30、电机转子301、压缩机单元40；

气缸1、内凹容纳部11、轴承12、通孔13、端盖2、轴承21、进气口22、排气口23、联通配气通道24、转子3、止动面31、底盘32、转子本体33、通孔34、径向滑槽35、传动轴4、止动面41、轴向通孔42、螺旋导油叶片43、内转子5、外转子6、排气通道61、滑片7(71、72、73)、配气隔离件8、初级进气口81、初级排气口82、次级进气口83、次级排气口84、衬套9。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种可进行两级压缩的转子压缩机单元，以有效提高转子压缩机单元的工作效率。

本文中所述的内、外等方位词是以传动轴的轴心作为内侧基准定义的；应当理解，前述方位词的使用不应当限制本申请请求保护的范围。

不失一般性，以全封闭式制冷压缩机为例具体说明本实施方式。

请参见图1和图2，其中，图1是本实施方式所述全封闭式制冷压缩机的俯视图；图2是图1中所示A-A剖切位置的剖视图。

该全封闭式制冷压缩机包括汽液分离器10、机壳20、电机30和转子压缩机单元40；其中，转子压缩机单元40的外层气缸与机壳20固定连接，且其传动轴与电机30的转子固定连接，从而可在电机转子的驱动下转动；汽液分离器10置于机壳20的一侧，且其出口经管路与转子压缩机单元40的进气管道连通。

需要说明的是，前述汽液分离器10、机壳20及电机30等主要功能部件与现有技术相同，本领域的普通技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。下面将针对转子压缩单元40的结构及工作原理进行详细阐述。

请参见图3、图4和图5，其中，图3是本实施方式所述转子压缩机单元的轴侧图，图4是图3中所示转子压缩机单元的局部剖切轴侧图，图5是本实施方式所述转子压缩机单元的轴向分解图。

该转子压缩机单元包括具有内凹容纳部11的气缸1、端盖2、转子3、传动轴4、内转子5、外转子6、三个滑片7和配气隔离件8。

端盖2与气缸1的内凹容纳部11配合形成密封的内部腔室，转子3置于该内部腔室中；传动轴4的一端经气缸1插装于端盖2上，且分别通过气缸1上的轴承12和端盖2上的轴承21承载，传动轴4的另一端用于与电机转子301相连，从而将动力传递至套装于传动轴4的转子3。如图5所示，传动轴4与转子3上相应设置有相适配的止动面41和止动面31，以便于传动轴带动所述转子转动。应当理解，可以采用多种设计实现转子3与传动轴4之间无周向相对运动的配合关系，只要满足使用需要均在本申请请求保护的范围。

具体地，请参见图6，该图为转子的整体结构示意图。图中所示，转子3由底盘32和由底盘32的内侧表面轴向伸出的圆筒状转子本体33；底盘32的中部具有穿装传动轴4的通孔34，且前述止动面31位于该通孔34的内壁上。

另外，如图4和图5所示，气缸1的底部设置有两个通孔13。如图2所示，转子压缩机单元40置于机壳20内后，气缸1内腔通过两个通孔13与其上方的机壳20腔室连通，工作状态下，机壳20内的高压气体通过该通孔13作用于转子3，从而减小了内转子5、外转子6、滑片7和配气隔离件8之间的间隙，形成相对密封的工作腔。

请参见图7和图8，其中，图7为内转子、转子、外转子和传动轴之间装配关系的半剖视图，图8为图7中所示B-B剖切位置的剖视图。

内转子5内置于转子3的内部；外转子6套装于转子3的外部；内转子5和外转子6同轴设置且两者相对于转子3偏心设置，外转子5与转子3之间形成初级工作腔C1、转子3与内转子5之间形成次级工作腔C2；三个滑片7分别设置在转子本体33上的三个径向滑槽35中；每个滑片7的内、外端分别经相应的径向滑槽35伸出，且分别与内转子5的外周表面和外转子6的内壁相抵；沿转子3的轴向，三个滑片7的两侧端面分别与转子3的底盘32和配气隔离件8相抵，该分离隔离件8通过压板85与端盖2固定连接。这样，初级工作腔C1和次级工作腔C2均由三个滑片7分隔形成三个相对密封的工作腔。

在电机的驱动下，三个滑片7与转子3一并转动，并且在内转子5内嵌套设置有衬套9，以确保内、外转子相对于转子顺畅地偏心转动。且滑片7的内、外端面分别带动内转子5和外转子6相对于转子3偏心转动，每个相对密封的工作腔的容积周期性的改变，依次形成吸气空间、压缩空间和排气空间。

具体地，三个滑片7沿转子3的周向均布设置，以较好地平衡工作脉动。如图8所示，三个滑片7的内、外端面为平面；与每个滑片7对应地，内转子5的外周表面和外转子6的内壁上分别设置有与滑片7的端部平面相抵配合的工作平面。

请参见图9，该图是端盖的整体结构示意图。端盖2的内侧端面设置有分别与进、排气通道连通的进气口22和排气口23；进气通道入口25设置于端盖2的外周表面，排气通道出口26设置于端盖2的轴向端面。

端盖2与三个转子之间设置有配气通道，以便于气体经端盖进气口进入初级工作腔进行初级压缩、初级压缩后的气体进入次级工作腔进行次级压缩以及次级压缩后的气体经端盖排气口排出。

为提高润滑性能，结合图5和图7所示，传动轴4具有导油用轴向通孔42，且该轴向通孔42内设置有螺旋导油叶片43，以便于随着传动轴4的转动提取润滑油，从而为转子压缩机上方的部分提供充足的润滑油液。

具体地，请一并参见图9、图10和图11，其中，图10为配气隔离件的主视图；图11为配气隔离件与端盖装配为一体的示意图。

前述配气通道具体为设置在端盖2内侧端面上的联通配气通道24以及设置在配气隔离件8上的初级进气口81、初级排气口82、次级进气口83和次级排气口84；其中，初级进气口81连通端盖2内侧端面上的进气口22和初级工作腔C1的吸气空间；初级排气口81连通初级工作腔C1的排气空间和端盖2内侧端面上的联通配气通道24；次级进气口83连通联通配气通道24和次级工作腔C2的吸气空间；次级排气口84连通次级工作腔C2的排气空间和端盖2内侧端面上的排气口23。

优选地，沿转子3的转动方向，配气隔离件8上的初级进气口81、初级排气口82和次级进气口83的通流截面逐渐增大、次级排气口84的通流截面逐渐减小。

此外，请参见图12，该图是三个转子与配气隔离件的装配关系分解图。外转子6与配气隔离件8配合端的内壁上设置有三个内凹的排气通道61，且三个排气通道61分别位于由三个滑片7分隔形成三个相对密封的工作腔内，以便于增加初级工作腔C1的排气空间与初级排气口82之间的通流面积。

需要说明的是，排气通道61的截面形状不局限于图中所示的内凹斜面，只要满足增加通流面积的使用需要均可。

下面结合特征位置组图13-1、13-2、13-3、13-4、13-5、13-6简要说明所述转子压缩机单元的工作原理。

工作过程中，转子如图中箭头所示逆时针旋转。

一、以初级工作腔的一个工作腔(滑片71与滑片72之间的初级工作腔空间)为例，说明初级压缩的一个工作循环。

初级吸气过程：由于配气隔离件8的初级进气口81与端盖2的进气口22连通，混合气体经初级进气口81进入滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1，如图13-1所示；随着转子的转动，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1的空间容积逐渐增大，该空间与初级进气口81之间重合面积也逐渐增大，如图13-2所示；直至该空间的容积至最大极限值，如图13-3所示；此过程中，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1为吸气空间。

初级压缩过程：随着转子的转动，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1与初级进气口81断开，压缩过程开始，如图13-4所示，直至该空间的容积减小至最小极限值，如图13-5所示；此过程中，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1为压缩空间。

初级排气过程：随着转子的继续转动，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1的空间容积继续减小，该空间与初级排气口82连通，压缩结束、排气开始，经初级压缩完成后的混合气体进入与初级排气口82连通的端盖2上的联通配气通道24中；此过程中，滑片71与滑片72之间的初级工作腔C1为排气空间。前述外转子6上的排气通道61可进一步增大该排气空间与初级排气口82之间通流面积。

二、以次级工作腔的一个工作腔(滑片71与滑片72之间的次级工作腔空间)为例，说明次级压缩的一个工作循环。

次级吸气过程：由于端盖2上的联通配气通道24与次级进气口83连通，经初级压缩后的混合气体经次级进气口83进入滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2，随着转子的转动，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2的空间容积逐渐增大，该空间与次级进气口83之间重合面积也逐渐增大，如图13-5所示；直至该空间的容积至最大极限值，如图13-6所示；此过程中，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2为吸气空间。

次级压缩过程：随着转子的转动，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2与次级进气口83断开，压缩过程开始，如图13-1所示，直至该空间的容积减小至最小极限值，如图13-2所示；此过程中，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2为压缩空间。

次级排气过程：随着转子的继续转动，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2的空间容积继续减小，该空间与次级排气口84连通，压缩结束、排气开始，经次级压缩完成后的混合气体经与次级排气口84连通的端盖2上的排气口26排出；此过程中，滑片71与滑片72之间的次级工作腔C2为排气空间。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.转子压缩机单元，包括：

气缸，具有内凹容纳部；

端盖，与所述气缸的内凹容纳部配合形成内部腔室，且其内侧端面设置有分别与进、排气通道连通的进、排气口；

转子，置于所述内部腔室中；和

传动轴，其一端经所述气缸插装于所述端盖上、另一端用于与电机转子相连；且所述转子套装于传动轴上；其特征在于，还包括：

内转子，内置于所述转子的内部；

外转子，套装于所述转子的外部；和

三个滑片，分别设置在所述转子上的三个径向滑槽中；每个滑片的内、外端分别经相应的径向滑槽伸出，且分别与所述内转子的外周表面和所述外转子的内壁相抵；且所述气缸的底部具有通孔；

所述内转子和外转子同轴设置且两者相对于转子偏心设置，外转子与转子之间形成初级工作腔、转子与内转子之间形成次级工作腔；初级工作腔和次级工作腔均由三个滑片分隔形成三个相对密封的工作腔；所述三个滑片与转子一并转动时，且滑片的内、外端面分别带动内转子和外转子相对于转子偏心转动，每个相对密封的工作腔的容积周期性的改变，依次形成吸气空间、压缩空间和排气空间；所述端盖与三个转子之间设置有配气通道，以便于气体经端盖进气口进入初级工作腔进行初级压缩、初级压缩后的气体进入次级工作腔进行次级压缩以及次级压缩后的气体经端盖排气口排出。

2.根据权利要求1所述的转子压缩机单元，其特征在于，还包括固定设置在所述端盖的内侧端面上的配气隔离件；所述配气通道具体为设置在端盖内侧端面上的联通配气通道以及设置在所述配气隔离件上的初级进气口、初级排气口、次级进气口和次级排气口；其中，所述初级进气口连通端盖内侧端面上的进气口和初级工作腔的吸气空间；所述初级排气口连通初级工作腔的排气空间和端盖内侧端面上的联通配气通道；所述次级进气口连通联通配气通道和次级工作腔的吸气空间；所述次级排气口连通次级工作腔的排气空间和端盖内侧端面上的排气口。

3.根据权利要求2所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述外转子与配气隔离件配合端的内壁上设置有三个内凹的排气通道，且三个排气通道分别位于由三个滑片分隔形成三个相对密封的工作腔内，以便于增加初级工作腔的排气空间与初级排气口之间的通流面积。

4.根据权利要求3所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述转子具体包括底盘和由底盘的内侧表面轴向伸出的圆筒状转子本体；所述底盘的中部具有穿装传动轴的通孔，且该通孔和传动轴上分别设置有相适配的止动面，以便于传动轴带动所述转子转动；沿所述转子的轴向，三个滑片的两侧端面分别与转子的底盘和配气隔离件相抵。

5.根据权利要求4所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述三个滑片沿转子的周向均布设置。

6.根据权利要求5所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述三个滑片的内、外端面为平面；与每个滑片对应地，所述内转子的外周表面和所述外转子的内壁上分别设置有与滑片的端部平面相抵配合的工作平面。

7.根据权利要求6所述的转子压缩机单元，其特征在于，沿所述转子的转动方向，所述配气隔离件上的初级进气口、初级排气口和次级进气口的通流截面逐渐增大、次级排气口的通流截面逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述传动轴具有轴向通孔，且该轴向通孔内设置有螺旋导油叶片，以便于随着传动轴的转动提取润滑油。

9.根据权利要求1所述的转子压缩机单元，其特征在于，所述进气通道的入口设置于所述端盖的外周表面，所述排气通道的出口设置于所述端盖的轴向端面。

10.全封闭式制冷压缩机，包括机壳和置于机壳内的电机和压缩机单元；其特征在于，所述压缩机单元采用权利要求1至9中任一项所述的转子压缩机单元，所述转子压缩机单元的气缸与机壳固定连接，且其传动轴与电机的转子固定连接。

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