CN208281167U - 一种压缩机及具有其的热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩机及具有其的热泵系统。所述压缩机包括壳体、以及设置在所述壳体内的第一压缩部和第二压缩部，其中，所述第一压缩部包括滚动转子式压缩结构，所述第二压缩部包括涡旋式压缩结构，所述第一压缩部用于对气体进行一级压缩，产生中间级压力气体，所述第二压缩部用于对中间级压力气体进行二级压缩，产生高压气体。本实用新型的压缩机将滚动转子式压缩结构和涡旋式压缩结构进行组合，可实现一台压缩机满足大容量的要求，从而解决了大容量系统的设计复杂和回油难的问题，并且具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、效率高等优点。

Description

一种压缩机及具有其的热泵系统

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机及具有其的热泵系统。

背景技术

由于受单台压缩机容量的限制，目前市场上的大中型空调机组和冷冻、冷藏行业的制冷系统中普遍采用多级并联调节(即多台压缩机并联使用)，以满足大容量(高制冷量或高制热量)的需求，但这类系统存在系统复杂、控制难度高以及系统回油难等问题。另外，现有技术中的压缩机能效较低，在低温环境下的换热效果差，其制热能力会大幅衰减，无法满足用户的制热需求。

实用新型内容

基于上述现状，本实用新型的主要目的在于提供一种压缩机，能够提高单台压缩机的容量，从而有利于解决大容量系统设计复杂、回油难等问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种压缩机，包括壳体、以及设置在所述壳体内的第一压缩部和第二压缩部，其中，所述第一压缩部包括滚动转子式压缩结构，所述第二压缩部包括涡旋式压缩结构，所述第一压缩部用于对气体进行一级压缩，产生中间级压力气体，所述第二压缩部用于对中间级压力气体进行二级压缩，产生高压气体。

优选地，所述第一压缩部设置在所述壳体内的下部，所述第二压缩部设置在所述壳体内的上部；和/或，

所述壳体内部位于所述第一压缩部和所述第二压缩部之间的空间形成中间压力腔，所述第一压缩部产生的中间级压力气体排放到所述中间压力腔中。

优选地，还包括电动机，所述电动机设置在所述壳体内，且位于所述第一压缩部和所述第二压缩部之间；和/或，

所述压缩机具有补气口，设置所述壳体上，并与所述中间压力腔相通。

优选地，所述第一压缩部包括隔板、第一气缸和第二气缸，所述隔板在轴向上位于所述第一气缸和所述第二气缸之间，所述第一气缸和所述第二气缸同时对气体进行压缩，产生中间级压力气体；和/或，

所述第二压缩部包括静涡旋盘和动涡旋盘；所述动涡旋盘上设有涡旋吸气口，用于将中间级压力气体吸入所述静涡旋盘和所述动涡旋盘之间形成的压缩腔中，所述静涡旋盘上设有涡旋排气口，用于将二次压缩后产生的高压气体排出所述第二压缩部。

优选地，所述第一气缸的轴向外侧设有第一法兰，所述第二气缸的轴向外侧设有第二法兰，所述第一气缸中的气体被压缩后经所述第一法兰上的第一排气通道排放到所述第一法兰外侧，所述第二气缸中的气体被压缩后经所述第二法兰上的第二排气通道排放到所述第二法兰外侧，再经第三排气通道排放到所述第一法兰外侧，其中，所述第三排气通道贯通所述第一法兰、所述第一气缸、所述隔板、所述第二气缸和所述第二法兰；和/或，

所述壳体上设有第一进气口和第二进气口，分别连通所述第一气缸和所述第二气缸。

优选地，所述压缩机包括曲轴，用于驱动所述第一压缩部和所述第二压缩部执行压缩操作。

优选地，所述曲轴内部设有润滑油道，所述曲轴的一端设有油泵，在所述曲轴旋转时，所述油泵将润滑油经所述润滑油道泵送至所述第一压缩部和所述第二压缩部。

本实用新型的另一目的在于提供一种热泵系统，技术方案如下：

一种热泵系统，其包括前面所述的压缩机。

优选地，还包括四通阀、节流装置、第一换热器和第二换热器，所述四通阀的四个端口分别连接所述压缩机的吸气口、所述压缩机的排气口、第一换热器和第二换热器，所述节流装置连接于所述第一换热器和所述第二换热器之间。

优选地，还包括闪蒸器，所述节流装置包括第一节流部件和第二节流部件，所述压缩机具有补气口，所述闪蒸器的第一端口经所述第一节流部件连接所述第一换热器，所述闪蒸器的第二端口经所述第二节流部件连接所述第二换热器，所述闪蒸器的第三端口连接所述补气口。

优选地，所述热泵系统为空调系统或制冷系统。

本实用新型的压缩机将滚动转子式压缩结构和涡旋式压缩结构进行组合，可实现一台压缩机满足大容量的要求，从而解决了大容量系统的设计复杂和回油难的问题，并且具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、效率高等优点。

进一步地，本实用新型通过在相应的热泵系统中增加补气回路，可有效增加制冷剂的质量流量，增强了冷凝器的换热效率，提高了制热量，从而解决了低温环境中运行负荷大、制热能力低的问题，并保证了压缩机及热泵系统的高效、可靠运行。

附图说明

以下将参照附图对根据本实用新型的压缩机及具有其的热泵系统的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本实用新型的优选实施方式的压缩机的结构示意图；

图2为图1的压缩机的工作原理示意图；

图3为图1的压缩机中第一压缩部的纵向剖视示意图；

图4为图1的压缩机中第一压缩部的横向剖视示意图；

图5为图1的压缩机中第二压缩部的横向剖视示意图；

图6为根据本实用新型的优选实施方式的热泵系统的原理示意图。

具体实施方式

首先参见图1-2，本实用新型的第一方面提供了一种压缩机，其包括壳体23、以及设置在所述壳体23内的第一压缩部12和第二压缩部10，其中，所述第一压缩部12包括滚动转子式压缩结构，所述第二压缩部12包括涡旋式压缩结构，所述第一压缩部12用于对气体进行一级压缩，产生中间级压力气体，所述第二压缩部10用于对中间级压力气体进行二级压缩，产生高压气体。也即，低压气体首先进入(例如通过压缩机的吸气口8吸入)第一压缩部12中，经初次压缩后变为中间级压力气体，随后，中间级压力气体再进入第二压缩部10中，经再次压缩后变为高压气体，随后便可经压缩机的排气口9排出。

本实用新型的压缩机将滚动转子式压缩结构和涡旋式压缩结构进行组合，可实现一台压缩机满足大容量的要求，并且具有结构简单、体积小、重量轻、可靠性高、效率高等优点。

特别地，将滚动转子式压缩结构作为一级压缩结构、将涡旋式压缩结构作为二级压缩结构，能够充分发挥两种压缩结构的优点，原因在于，二级压缩时，由于气体吸排气压力大、压差大，高压易导致零件产生变形，在气体压缩时，涡旋式压缩结构中通过几个月牙形压缩室同时进行压缩，相邻的压缩室间的压差小，曲轴转矩变化小，运行更平稳，零件变形量小，具有效率高、泄漏量少的优点，因而更适合用于二级压缩；而滚动转子式压缩结构只有一个低压腔和一个高压腔，在高压差状态下，运行负荷大，对零件设计和电机设计需要更高的要求，成本高，且效率偏低、泄漏量大，因而适合用于一级压缩。

优选地，如图1-2所示，所述压缩机为立式压缩机，所述第一压缩部12设置在所述壳体23内的下部，所述第二压缩部10设置在所述壳体23内的上部，从而便于实现两级压缩依次从下向上排气，使结构更紧凑。

优选地，如图1-2所示，所述壳体23内部位于所述第一压缩部12和所述第二压缩部10之间的空间形成中间压力腔，所述第一压缩部12产生的中间级压力气体排放到所述中间压力腔中。

优选地，如图1-2所示，所述压缩机包括电动机17，用于驱动曲轴18旋转。所述电动机17设置在所述壳体23内，例如，其定子17a相对于壳体23固定，且所述电动机17位于所述第一压缩部12和所述第二压缩部10之间，也即，所述第一压缩部12和所述第二压缩部10分别位于电动机17的两端，于是，可通过电动机17的转子17b带动曲轴18分别驱动所述第一压缩部12和所述第二压缩部10工作，曲轴18的受力状态较合理。

优选地，如图1-2所示，所述压缩机具有补气口11，其设置所述壳体23上，并与所述中间压力腔相通，也即设置在所述第一压缩部12和所述第二压缩部10之间的位置处。

本实用新型的压缩机在进行补气增焓时，可使中间补气回路与一级压缩后的中间级压力气体混合，因中间压力腔的容积较大，因而能够达到补气量大且平稳的效果。相比之下，传统的补气增焓系统是将制冷剂通过压缩机上特有的补气口喷入压缩腔中，相应回路中也会设置节流装置来调节补气量，所以成本较高，且制冷剂在压缩腔中直接混合，易造成压缩机运行的不稳定。因此，本实用新型的压缩机在工程实际应用和成本等方面都具有明显的优势。

优选地，如图3所示，所述第一压缩部12包括隔板32、第一气缸25a和第二气缸25b，所述隔板32在轴向上位于所述第一气缸25a和所述第二气缸25b之间。如图4所示，每个气缸中均设有转子26(具体为滚子)和相应的滑片29，曲轴18的偏心部分带动所述转子26进行旋转运动，所述滑片29在弹簧30的作用下保持与所述转子26的紧密接触，从而将气缸内部空间分为低压腔14a和高压腔14b，滑片29随电动机17的转动沿着相应的气缸上的槽道中做往复运动。

本实用新型的压缩机中，所述第一气缸25a和所述第二气缸25b同时对低压气体进行压缩，产生中间级压力气体。也即，本实用新型的压缩机中，第一压缩部12采用两个并列的气缸(即双转子结构)，从而可增大第一压缩部12的容量，进而保证整机的容量。当然，第一压缩部12也可以仅包括一个气缸，或者，也可以包括并列的三个以上气缸，或者，还可以包括串联设置的两个气缸，即第一压缩部12本身也可以是两级压缩结构。

优选地，如图3所示，所述第一气缸25a的轴向外侧(如上侧)设有第一法兰33(图中为上法兰)，所述第二气缸25b的轴向外侧(如下侧)设有第二法兰31(图中为下法兰)，相应的法兰与气缸组成封闭容积。所述第一气缸25a中的气体被压缩后经所述第一法兰33上的排气口28(示于图4中)及第一排气通道(未示出)排放到所述第一法兰33外侧(如上侧)，所述第二气缸25b中的气体被压缩后经所述第二法兰31上的排气口(未示出)及第二排气通道(未示出)排放到所述第二法兰31外侧(如下侧)，这部分气体再经第三排气通道27(示于图4中)排放到所述第一法兰33外侧(即上侧)，其中，所述第三排气通道27沿轴向贯通所述第一法兰33、所述第一气缸25a、所述隔板32、所述第二气缸25b和所述第二法兰31。

如图3所示，所述第一压缩部12还包括第一消音器35，其设置在所述第一法兰33的轴向外侧(如上侧)，从而与所述第一法兰33共同限定出第一排气腔。所述第一压缩部12还包括第二消音器34，其设置在所述第二法兰31的轴向外侧(如下侧)，从而与所述第二法兰31共同限定出第二排气腔。因此，第一气缸中25a中的气体被压缩后直接排放到所述第一排气腔中，第二气缸25b中的气体被压缩后先排放到所述第二排气腔中，然后再经第三排气通道27排放到所述第一排气腔中，并与来自第一气缸25a的气体进行混合，最终从所述第一消音器35上的排气孔排放到压缩机的壳体23内，例如排放到所述中间压力腔中。

优选地，如图1所示，所述壳体23上设有第一进气口23a和第二进气口23b，分别连通所述第一气缸25a和所述第二气缸25b，例如，分别与相应气缸的气缸吸气口24(示于图4中)相通，于是，低压气体可经第一进气口23a和第二进气口23b分别吸入所述第一气缸25a和所述第二气缸25b的压缩腔中。

优选地，如图1所示，本实用新型的压缩机还包括储液器16，所述储液器16具有第一出气管16a和第二出气管16b，分别与所述第一进气口23a和所述第二进气口23b相连。所述储液器16还具有吸气口8，用于连接相应的制冷循环系统或制热循环系统，从而将低压气体吸入储液器16中，进而返回到第一压缩部12中进行一级压缩。

例如，制冷剂气体从吸气口8通过储液器16进入第一压缩部12的滚动转子式压缩腔，例如先由气缸吸气口24进入低压腔14a，随着电动机17带动曲轴18旋转，低压腔14a、高压腔14b内的气体压力的大小随着各自容积的大小而变化，从而完成第一级压缩的过程。

如图5所示，所述第二压缩部10包括静涡旋盘38和动涡旋盘40，并且还包括防自转机构、机架等，在工作时，依靠静涡旋盘38和动涡旋盘40上的互相啮合的涡旋齿形成封闭的压缩腔，压缩腔的容积周期性地变化，从而实现气体的吸入、压缩和排气。所述动涡旋盘40上设有涡旋吸气口(未示出)，其与所述静涡旋盘38上设置的吸气腔36相通，用于将中间级压力气体吸入所述静涡旋盘38和所述动涡旋盘40之间形成的压缩腔中，所述静涡旋盘38上设有涡旋排气口37和与之相通的排气腔39，用于将压缩后产生的高压气体排出所述第二压缩部10。其中，压缩腔例如包括多个压缩室，沿径向由外向内例如依次为第一压缩室15a、第二压缩室15b、第三压缩室15c和第四压缩室15d，压缩过程也是由外向内逐渐进行，第一压缩室15a、第二压缩室15b、第三压缩室15c和第四压缩室15d内的压力逐渐增强，最后形成的高压气体经所述排气腔39排出到压缩机的高压排气腔22中，从而完成第二级压缩。其中，高压排气腔22设置在压缩机的顶端，其通过设置于第二压缩部10上方的高低压分隔板21与所述壳体23共同形成，压缩机的排气口9与所述高压排气腔22相通，于是，高压排气腔22中的高压气体可经排气口9进入相应的制冷循环系统或制热循环系统中。

如图1-2所示，所述压缩机包括曲轴18，用于驱动所述第一压缩部12和所述第二压缩部10执行压缩操作。也即，本实用新型的压缩机通过一根曲轴18同时驱动两个压缩部执行压缩操作。优选地，所述曲轴18内部设有润滑油道19，优选地，所述润滑油道19包括轴向通道和与之相通的多个径向通道，这些径向通道分别通往第一压缩部12和第二压缩部10的各个润滑点。所述曲轴18的一端(如下端)设有油泵20，所述壳体23的底部存储有润滑油13，在所述曲轴18旋转时，所述油泵20例如在离心力的作用下将润滑油13经所述润滑油道19泵送至所述第一压缩部12和所述第二压缩部10，保证各压缩腔的密封性并防止各压缩部件间发生干摩擦和/或异常磨损，从而保证压缩机长期可靠运行。本实用新型的压缩机通过下部的离心式油泵20供油，使压缩机的润滑及密封更加可靠。

在上述工作的基础上，本实用新型的第二方面提供了一种热泵系统。本实用新型中，热泵是指能够将低温热源的热能转移到高温热源的装置，可以用于实现制冷和/或制热，包括单制冷系统和单制热系统，也包括兼具制冷和制热功能的系统，如空调系统等。

如图6所示，该热泵系统包括压缩机1、四通阀2、节流装置、第一换热器3和第二换热器7，其中，所述压缩机1为本实用新型前面所提供的压缩机。

所述四通阀2的四个端口分别连接所述压缩机1的吸气口8、所述压缩机1的排气口9、所述第一换热器3和所述第二换热器7，所述节流装置连接于所述第一换热器3和所述第二换热器7之间。于是，压缩机1中经过两级压缩后排出的高温高压的气态制冷剂经四通阀2进入第一换热器3进行冷凝散热，例如被冷却冷凝到过冷液体，接着制冷剂液体流经节流装置后进入第二换热器7进行蒸发吸热，制冷剂变成低压气体后通过吸气口8返回压缩机1中，因此完成一次制冷循环(或制热循环)过程。

优选地，本实用新型的热泵系统还包括闪蒸器5，所述节流装置包括第一节流部件4和第二节流部件6，所述压缩机1具有补气口11，所述闪蒸器5的第一端口经所述第一节流部件4连接所述第一换热器3，所述闪蒸器5的第二端口经所述第二节流部件6连接所述第二换热器7，所述闪蒸器5的第三端口通过补气回路连接所述补气口11。于是，压缩机1中经过两级压缩后排出的高温高压的气态制冷剂经四通阀2进入第一换热器3进行冷凝散热，例如被冷却冷凝到过冷液体，接着制冷剂液体流经第一节流部件4，被等焓节流，继而进入闪蒸器5中进行气液分离，系统流路在此被分为两路：一路为闪蒸器5中的中压气体，其经补气回路到达补气口11，并经由补气口11进入壳体23内的中间压力腔，与压缩机1中经过第一压缩部12(即滚动转子式压缩结构)一级压缩后的中压排气气体混合，随后一同进入第二压缩部10(即涡旋式压缩结构)中进行二级压缩；另一路为闪蒸器5中的饱和液体，其经第二节流部件6节流后，在第二换热器7中进行蒸发吸热，制冷剂变成低压气体后通过吸气口8返回压缩机1中，因此完成一次制冷循环(或制热循环)过程。

图2以不同的阴影图案示出了本实用新型的压缩机在工作过程中各部分的气体压力状态。

本实用新型的热泵系统中，通过调节合适的中间压力值和补气量，可增加系统循环制冷剂的质量流量，与降低的冷凝器侧的焓差值相比，制冷剂质量流量的增加会起着主导性的作用，增强冷凝器的换热效率，提高了制热能力和制冷能力。

优选地，本实用新型所述的热泵系统为空调系统或制冷系统。

综上，本实用新型通过将滚动转子式压缩机结构与涡旋式压缩结构进行组合，实现了一台压缩机满足大容量要求的目的，从而解决了大容量系统的设计复杂和回油难等问题；此外，本实用新型通过在相应的热泵系统中增加补气回路，可有效增加制冷剂的质量流量，增强了冷凝器的换热效率，提高了制热量，从而解决了低温环境中运行负荷大、制热能力低的问题，并保证了压缩机及热泵系统的高效、可靠运行。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本实用新型的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种压缩机，其特征在于，包括壳体、以及设置在所述壳体内的第一压缩部和第二压缩部，其中，所述第一压缩部包括滚动转子式压缩结构，所述第二压缩部包括涡旋式压缩结构，所述第一压缩部用于对气体进行一级压缩，产生中间级压力气体，所述第二压缩部用于对中间级压力气体进行二级压缩，产生高压气体，所述壳体内部位于所述第一压缩部和所述第二压缩部之间的空间形成中间压力腔，所述第一压缩部产生的中间级压力气体排放到所述中间压力腔中，所述压缩机具有补气口，设置所述壳体上，并与所述中间压力腔相通。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一压缩部设置在所述壳体内的下部，所述第二压缩部设置在所述壳体内的上部。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，还包括电动机，所述电动机设置在所述壳体内，且位于所述第一压缩部和所述第二压缩部之间。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一压缩部包括隔板、第一气缸和第二气缸，所述隔板在轴向上位于所述第一气缸和所述第二气缸之间，所述第一气缸和所述第二气缸同时对气体进行压缩，产生中间级压力气体；和/或，

所述第二压缩部包括静涡旋盘和动涡旋盘；所述动涡旋盘上设有涡旋吸气口，用于将中间级压力气体吸入所述静涡旋盘和所述动涡旋盘之间形成的压缩腔中，所述静涡旋盘上设有涡旋排气口，用于将二次压缩后产生的高压气体排出所述第二压缩部。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述第一气缸的轴向外侧设有第一法兰，所述第二气缸的轴向外侧设有第二法兰，所述第一气缸中的气体被压缩后经所述第一法兰上的第一排气通道排放到所述第一法兰外侧，所述第二气缸中的气体被压缩后经所述第二法兰上的第二排气通道排放到所述第二法兰外侧，再经第三排气通道排放到所述第一法兰外侧，其中，所述第三排气通道贯通所述第一法兰、所述第一气缸、所述隔板、所述第二气缸和所述第二法兰；和/或，

所述壳体上设有第一进气口和第二进气口，分别连通所述第一气缸和所述第二气缸。

6.根据权利要求1-5之一所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括曲轴，用于驱动所述第一压缩部和所述第二压缩部执行压缩操作。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述曲轴内部设有润滑油道，所述曲轴的一端设有油泵，在所述曲轴旋转时，所述油泵将润滑油经所述润滑油道泵送至所述第一压缩部和所述第二压缩部。

8.一种热泵系统，其特征在于，包括根据权利要求1-7之一所述的压缩机。

9.根据权利要求8所述的热泵系统，其特征在于，还包括四通阀、节流装置、第一换热器和第二换热器，所述四通阀的四个端口分别连接所述压缩机的吸气口、所述压缩机的排气口、第一换热器和第二换热器，所述节流装置连接于所述第一换热器和所述第二换热器之间。

10.根据权利要求9所述的热泵系统，其特征在于，还包括闪蒸器，所述节流装置包括第一节流部件和第二节流部件，所述压缩机具有补气口，所述闪蒸器的第一端口经所述第一节流部件连接所述第一换热器，所述闪蒸器的第二端口经所述第二节流部件连接所述第二换热器，所述闪蒸器的第三端口连接所述补气口。

11.根据权利要求8-10之一所述的热泵系统，其特征在于，所述热泵系统为空调系统或制冷系统。