CN212106257U - 叶片回转式压缩机 - Google Patents
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Abstract
根据本公开的一种叶片回转式压缩机包括:设置有入口端口的缸;联接到缸的主轴承和副轴承;由主轴承和副轴承径向支撑的旋转轴;辊子,该辊子与旋转轴一起旋转并设置有沿圆周方向形成的多个叶片狭槽;和多个叶片,该叶片以可滑动的方式插入到辊子的叶片狭槽中并且将压缩空间划分成多个压缩室。入口端口包括穿过缸的内周表面和外周表面形成的第一入口部,和第二入口部,该第二入口部被形成为在缸的内周表面上具有预定深度的凹槽,第二入口部相对于第一入口部在接触点的相反侧处与第一入口部连通,并从缸的内周表面向旋转轴的旋转方向延伸。因此,制冷剂的抽吸流率增加,从而使得能够抑制压降。
Description
技术领域
本公开涉及一种压缩机,更具体地,涉及一种叶片回转式压缩机,其中从旋转辊子突出的叶片与缸的内周表面形成接触以形成压缩室。
背景技术
回转式压缩机能够分为两种类型,即,其中叶片可滑动地插入到一个缸中以与辊子形成接触的一种类型,和其中叶片可滑动地插入到辊子中以与缸形成接触的另一种类型。通常,前者称为“回转式压缩机”,而后者称为“叶片回转式压缩机”。
对于回转式压缩机,在缸中插入的叶片被弹力或背压朝向辊子拉出,以与辊子的外周表面形成接触。另一方面,在叶片回转式压缩机中,在辊子中插入的叶片与辊子一起旋转,并且通过离心力和背压拉出以与缸的内周表面形成接触。
回转式压缩机辊子每转独立地形成与叶片数目一样多的压缩室,并且每个压缩室同时执行抽吸、压缩和排出冲程。另一方面,叶片回转式压缩机辊子每转连续地形成与叶片数目一样多的压缩室,并且每个压缩室顺序地执行抽吸、压缩和排出冲程。因此,叶片回转式压缩机具有比回转式压缩机更高的压缩比。因此,叶片回转式压缩机更适用于具有低臭氧消耗潜能值(ODP)和全球变暖指数(GWP)的制冷剂,诸如R32、R410a和CO2。
在叶片回转式压缩机中,一个压缩空间被划分成多个压缩室,这减小了压缩冲程,从而降低了性能系数(COP)。因此,如在专利文献【日本特开专利申请号JP2014-040797A(在2014年3月6日公开)】中公开的那样,缸的内周表面被形成为不对称形状,以增加压缩冲程(压缩周期)。
然而,对于相关技术的叶片回转式压缩机,随着压缩冲程(压缩周期)增加,抽吸冲程(抽吸周期)减小。然后,被抽吸到构成抽吸室的压缩室中的制冷剂的抽吸(或入口)流率减小,从而降低了压缩室中的压力。因此,压缩室中的容积效率降低,并且压缩机的COP相应地降低。当缸的内周表面被形成为圆形或不对称的椭圆形时,也出现该问题,这是叶片回转式压缩机的一个特性。然而,在不对称椭圆形的情况下这可能会更成问题。
另外,在相关技术的叶片回转式压缩机中,入口端口在径向方向上穿过缸形成,使得入口端口的面积受到缸的轴向长度的限制。此外,需要在入口端口的上侧和下侧这两侧上确保密封长度(或距离),这进一步限制了入口端口的面积。因此,制冷剂的抽吸流率降低,这可能导致压力下降。
当使用环境友好的制冷剂R32时,这对于相关技术的叶片回转式压缩机可能是特别成问题的。更详细地,R32是作为用于R410a的替代品开发的,但是R32的颗粒密度低于R410a,因此制冷剂的质量流率也更低。因此,与带有相同体积的压缩机相比,在压缩室中产生压降,从而如上所述导致抽吸损失增加和容积效率的进一步降低。结果,压缩机的COP可以进一步降低。在低温加热条件、高压比条件(Pd/Ps≥6)和高速操作条件(80Hz以上)下,这可能更糟糕。
相关技术文献
专利文献
(专利文献1)专利文献:日本特开专利申请号JP2014-040797A(在2014年3月6日公开)
实用新型内容
本公开的一个方面是提供一种叶片回转式压缩机,与带有相同体积的压缩室相比,该叶片回转式压缩机能够通过抑制压缩室中的压降来提高压缩机性能。
本公开的在另一个方面在于提供一种叶片回转式压缩机,与带有相同体积的压缩室相比,该叶片回转式压缩机能够通过增加抽吸周期来抑制压缩室中的压降。
本公开的再一个方面在于提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机能够在适当地维持压缩周期的同时增加抽吸周期。
本公开的再一个方面在于提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机能够在入口端口在径向方向上穿过缸形成时增加制冷剂的抽吸流率。
本公开的再一个方面是提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机能够在增加入口端口的抽吸面积的同时确保入口端口的密封长度。
本公开的再一个方面在于提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机能够在增加入口端口的抽吸面积的同时增加用于压缩室的抽吸周期。
本公开的再一个方面是提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机即使在使用环境友好的制冷剂R32时也能够通过延长抽吸周期来增加制冷剂的抽吸流率,从而通过降低压缩室中的压降来提高性能系数(COP)。
因此,本公开的各个方面旨在提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机包括入口端口,该入口端口的周向长度长于轴向长度。
另外,本公开旨在提供一种叶片回转式压缩机,其中在圆周方向上形成具有多种形状的入口端口。
此外,本公开旨在提供一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机包括:靠近在缸和辊子之间的接触点形成的入口端口;和入口引导凹槽,该入口引导凹槽与作为主入口端口的入口端口相连通,并且比入口端口更远离接触点定位。入口引导凹槽的面积可以被形成为小于入口端口。
这里,入口端口可以具有圆形的截面形状,而入口引导凹槽可以具有非圆形的截面形状。
另外,为了实现本公开的各方面,提供了一种叶片回转式压缩机,该叶片回转式压缩机包括:设置有入口端口的缸;联接到缸以与缸一起形成压缩空间的主轴承和副轴承;由主轴承和副轴承径向支撑的旋转轴;辊子,该辊子通过被偏心地容纳在压缩空间中而与旋转轴一起旋转,以与缸的内周表面形成接触点,并设置有沿着圆周方向形成的多个叶片狭槽;和多个叶片,该多个叶片以可滑动的方式插入到辊子的叶片狭槽中,并且被构造为在朝向缸的内周表面的方向上突出,从而将压缩空间划分成多个压缩室。入口端口可以包括第一入口部和第二入口部,该第一入口部穿过缸的内周表面和外周表面形成,该第二入口部被形成为在缸的内周表面上具有预定深度的凹槽,第二入口部在接触点的相对于第一入口部的相反侧处与第一入口部连通,并从缸的内周表面向旋转轴的旋转方向延伸。
这里,如果在长度方向上穿过第一入口部的中心的线是第一假想线,穿过缸的外径中心和接触点的线是第二假想线,并且穿过缸的外径中心和第二入口部的端部的线是第三假想线,则在第一假想线和第二假想线之间的第一角度可以是在第一假想线和第三假想线之间的第二角度的0.8倍至1.2倍。
第一角度和第二角度可以相等。
第一入口部可以被形成为具有比第二入口部更大的面积。
第一入口部可以被形成为在旋转轴的旋转方向上具有相同的截面面积。
第二入口部的截面面积可以朝向旋转轴的旋转方向逐渐减小。
第二入口部的轴向长度可以短于第一入口部的轴向长度。
第二入口部的轴向长度可以等于第一入口部的轴向长度。
这里,第二入口部可以被形成为沿着缸的圆周方向具有相同的深度。
这里,第二入口部可以被形成为倾斜从而朝向第一入口部逐渐变深。
第二入口部可以设置有空间部,该空间部的表面具有从缸的内周表面到预定深度的与第一入口部平行的直线。
这里,入口端口可以被形成为使得周向长度长于轴向长度。
此外,该多个轴承中的至少一个可以设置有与叶片狭槽的后侧连通的背压腔。背压腔可以沿着圆周方向划分成多个腔,每一个腔具有不同的内压。该多个腔可以设置有在内圆周侧上形成的轴承突出部,该内圆周侧面向旋转轴的外周表面并且相对于旋转轴的外周表面形成径向支承表面。
另外,该多个腔可以包括具有第一压力的第一腔和具有高于第一压力的压力的第二腔。第二腔的轴承突出部可以设置有连通流动路径,轴承突出部的面向旋转轴的外周表面的内周表面通过该连通流动路径与作为轴承突出部的内周表面的相反侧表面的外周表面连通。
在根据本公开的叶片回转式压缩机中,入口端口的抽吸开始角度位于接触点附近,而抽吸完成角度和压缩开始角度的形成被尽可能地延迟,这允许维持压缩室的压缩周期并延长抽吸周期。因此,与带有相同体积的压缩室相比,本公开的压缩室中的压降能够被抑制,从而提高压缩机性能。
另外,在根据本公开的叶片回转式压缩机中,由于在圆周方向上布置了彼此连通的多个入口端口,因此能够在确保沿径向方向形成的入口端口的密封长度的同时增加抽吸面积。因此,能够延长抽吸周期并且能够增加制冷剂的抽吸流率。
此外,在根据本公开的叶片回转式压缩机中,通过在增加抽吸周期时维持用于压缩室的压缩周期来增加制冷剂的抽吸流率,从而即使应用了环境友好的制冷剂R32,压缩室中的压降也被抑制,从而增加了性能系数(COP)。
此外,在根据本公开的叶片回转式压缩机中,即使在低温加热条件、高压比条件和高速操作条件下也能够实现上述效果。
附图说明
图1是根据本公开的示例性叶片回转式压缩机的纵向截面视图。
图2和图3是在图1中应用的压缩单元的水平截面视图,即,图2是沿图1的线“IV-IV”截取的截面视图,并且图3是沿图2的线“V-V”截取的截面视图。
图4(a)至图4(d)是示意在根据本公开实施例的缸中抽吸、压缩和排出制冷剂的过程的截面视图。
图5是压缩单元的纵向截面视图,该纵向截面视图用于解释在根据本公开的叶片回转式压缩机中每个背压室的背压。
图6和图7分别是示意根据本公开的叶片回转式压缩机中的缸的透视图和平面视图。
图8是根据本公开的叶片回转式压缩机中的第一入口部和第二入口部的前视图。
图9是比较根据本公开的入口端口的位置和相关技术的入口端口的概略视图。
图10(a)至图10(d)是示意在根据本公开的叶片回转式压缩机中取决于叶片位置形成压缩室的过程的概略视图。
图11是示意根据本公开的实施例在压缩室中的抽吸流率和压缩室的抽吸面积相对于辊子的旋转角度的比较结果的曲线图。
图12至图14是示意根据本公开的另一个实施例的入口端口的前视图。
图15至图17是示意根据本公开的另一个实施例的第二入口部的透视图和截面视图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述根据本文公开的示例性实施例的叶片回转式压缩机。
图1是根据本公开的示例性叶片回转式压缩机的纵向截面视图,并且图2和图3是在图1中应用的压缩单元的水平截面视图。图2是沿图1的线“IV-IV”截取的截面视图,并且图3是沿图2的线“V-V”截取的截面视图。
参考图1,根据本公开的叶片回转式压缩机包括安装在外壳110中的驱动马达120和设置在驱动马达120的一侧处并被旋转轴123彼此机械连接的压缩单元130。
根据压缩机安装方法,外壳110可以分为竖直型或水平型。对于竖直型外壳,驱动马达和压缩单元沿轴向方向被布置在上下两侧处。而对于水平型外壳,驱动马达和压缩单元被布置在左右两侧处。
驱动马达120提供用于压缩制冷剂的动力。驱动马达120包括定子121、转子122和旋转轴123。
定子121被固定地插入到外壳110中。定子121可以以冷缩配合的方式安装在筒形外壳110的内周表面上。例如,定子121可以被固定地安装在中间壳体110a的内周表面上。
转子122被布置成与定子121间隔开并且位于定子121的内侧处。旋转轴123被压配合到转子122的中心部分中。因此,旋转轴123与转子122一起同心地旋转。
油流动路径125在轴向方向上在旋转轴123的中心部分中形成,并且油通道孔126a和126b穿过油流动路径125的中间部分朝向旋转轴123的外周表面形成。油通道孔126a和126b包括第一油通道孔126a和第二油通道孔126b,第一油通道孔126a属于稍后将描述的第一轴承部1311的范围,第二油通道孔126b属于第二轴承部1321的范围。第一油通道孔126a和第二油通道孔126b中的每一个可以被设置成一个或多个。在该实施例中,第一和第二油通道孔分别被设置成多个。
供油器127被安装在油流动路径125的中部或下端处。因此,当旋转轴123旋转时,填充在外壳的下部中的油被供油器127泵送,并且沿着油流动路径125被抽吸,以便通过第二油通道孔126b被引入到带有第二轴承部的副支承表面1321a中并通过第一油通道孔126a被引入到带有第一轴承部的主支承表面1311a中。
优选的是,第一油通道孔126a和第二油通道孔126b分别被形成为与第一油凹槽1311b和第二油凹槽1321b重叠,这将在后面解释。以这种方式,通过第一油通道孔126a和第二油通道孔126b供应到主轴承131和副轴承132的支承表面1311a和1321a的油能够被快速地引入到将在后面解释的主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b中。稍后将对此再次描述。
压缩单元130包括缸133,其中压缩空间V由安装在轴向方向的两侧上的主轴承131和副轴承132形成。
参考图1和图2,主轴承131和副轴承132被固定地安装在外壳110上并且沿着旋转轴123彼此间隔开。主轴承131和副轴承132径向支撑旋转轴123并且同时轴向支撑缸133和辊子134。结果,主轴承131和副轴承132可以设置有径向支撑旋转轴123的轴承部1311、1321和从轴承部1311、1321径向延伸的凸缘部1312、1322。为了便于解释,主轴承131的轴承部和凸缘部别被定义为第一轴承部1311和第一凸缘部1312,并且副轴承132的轴承部和凸缘部别被定义为第二轴承部1321和第二凸缘部1322。
参考图1和图3,第一轴承部1311和第二轴承部1321分别被形成为衬套形状,并且第一凸缘部和第二凸缘部别被形成为盘形。第一油凹槽1311b在径向支承表面(下文中,简称为“支承表面”或“第一支承表面”)1311a上形成,这是第一轴承部1311的内周表面,并且第二油凹槽1321b在径向支承表面(下文中,简称为“支承表面”或“第二支承表面”)1321a上形成,其是第二轴承部1321的内周表面。第一油凹槽1311b在第一轴承部1311的上端和下端之间线性地或成对角线地形成,并且第二油凹槽1321b在第二轴承部1321的上端和下端之间线性地或成对角线地形成。
稍后将描述的第一连通流动路径1315形成在第一油凹槽1311b中,并且稍后将描述的第二连通流动路径1325形成在第二油凹槽1321b中。第一连通流动路径1315和第二连通流动路径1325被设置用于将流入分别的支承表面1311a和1321a中的油引导到主侧背压腔1313和副侧背压腔1323中。这将在稍后与那些背压腔一起解释。
第一凸缘部1312设置有主侧背压腔1313,并且第二凸缘部1322设置有副侧背压腔1323。主侧背压腔1313设置有主侧第一腔1313a和主侧第二腔1313b,并且副侧背压腔1323设置有副侧第一腔1323a和副侧第二腔1323b。
主侧第一腔1313a和主侧第二腔1313b沿圆周方向以在期间的预定间隔形成,并且副侧第一腔1323a和副侧第二腔1323b沿该圆周方向以在期间的预定间隔形成。
主侧第一腔1313a形成的压力低于在主侧第二腔1313b中形成的压力,例如,形成在抽吸压力和排出压力之间的中间压力。而且,副侧第一腔1323a形成的压力低于在副侧第二腔1323b中形成的压力,例如,形成与主侧第一腔1313a的压力几乎相同的中间压力。在油通过在主侧第一轴承突出部1314a和稍后将描述的辊子134的上表面134a之间的细的通道被引入到主侧第一腔1313a中时,主侧第一腔1313a通过减压形成中间压力,并且在油通过在副侧第一轴承突出部1324a和稍后将描述的辊子134的下表面134b之间的细通道被引入到副侧第一腔1323a中时,副侧第一腔1323a也通过减压形成中间压力。另一方面,在通过第一油通道孔126a和第二油通道孔126b被引入主支承表面1311a和副支承表面1321a中的油通过稍后将描述的第一连通流动路径1315和第二连通流动路径1325流入到主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b中时,主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b维持排出压力或几乎等于排出压力的压力。
构成缸133的压缩空间V的内周表面被形成为椭圆形。缸133的内周表面可以被形成为具有一对长轴和短轴的对称椭圆形。然而,在本公开的该实施例中,缸133的内周表面具有不对称的椭圆形状,其具有多对长轴和短轴。形成为不对称椭圆形状的该缸133通常被称为混合缸,并且该实施例描述了应用这种混合缸的叶片回转式压缩机。然而,根据本公开的背压腔结构同样应用于具有对称椭圆形状的缸的叶片回转式压缩机。
如在图2和图3中所示意的,根据该实施例的混合缸(下文中,简称为“缸”)133的外周表面可以被形成为圆形。然而,可以应用非圆形形状,如果它被固定到外壳110的内周表面。当然,主轴承131和副轴承132可以被固定到外壳110的内周表面,并且缸133可以用螺栓联接到被固定到外壳110的主轴承131或副轴承132。
另外,在缸133的中心部分中形成空的空间,以便形成包括内周表面的压缩空间V。该空的空间由主轴承131和副轴承132密封,以形成压缩空间V。稍后将描述的辊子134以可旋转的方式联接到压缩空间V。
缸133的内周表面133a相对于缸133的内周表面133a和辊子134的外周表面134c几乎彼此接触的点在圆周方向的两侧上设置有入口端口1331与出口端口1332a、1332b。
入口端口1331包括第一入口部1331a和第二入口部1331b,第一入口部1331a穿过缸133的内周表面和外周表面形成,第二入口部1331b被形成为沿圆周方向从第一入口部1331a的一端延伸的凹槽。稍后将对此再次进行描述。
入口端口1331被贯穿外壳110的连接管道(未示出)直接连接到抽吸管道113。出口端口1332a和1332b与外壳110的内部空间连通,从而被间接地连接到排出管道114,排出管道114以穿透的方式联接到外壳110。因此,制冷剂通过入口端口1331被直接抽吸到压缩空间V中,而压缩的制冷剂通过出口端口1332a和1332b被排出到外壳110的内部空间中,并且然后被排出到排出管道114。结果,外壳110的内部空间被维持在形成排出压力的高压状态中。
另外,入口端口1331没有单独设置入口阀,然而,出口端口1332a、1332b分别设置有排出阀1335a、1335b,用来打开和关闭出口端口1332a、1332b。排出阀1335a、1335b可以是引导型阀(lead-type valve),其一端固定而另一端自由。然而,根据需要,除了引导型阀之外的各种类型的阀诸如活塞阀可以被用于排出阀1335a、1335b。
当引导型阀被用于排出阀1335a和1335b时,阀凹槽1336a、1336b在缸133的外周表面上形成,以便安装排出阀1335a、1335b。因此,出口端口1332a、1332b的长度减小到最小,从而减小了死体积。阀凹槽1336a、1336b可以被形成为三角形形状,以便确保如在图2和图3中示意的平坦的阀座表面。
同时,出口端口1332a、1332b沿着压缩通道(压缩行进方向)被设置多个。为了便于解释,位于压缩通道的上游侧处的出口端口被称为副出口端口(或第一出口端口)1332a,而位于压缩通道的下游侧处的出口端口被称为主出口端口(或第二出口端口)1332b。
然而,副出口端口不是必需的,并且可以根据需要选择性地形成。例如,如稍后将描述地,如果通过设定长的压缩周期而适当地减少制冷剂的过度压缩,则可以不在缸133的内周表面133a上形成副出口端口。然而,为了使制冷剂的过度压缩最小化,副出口端口1332a可以形成在主出口端口1332b之前(即,基于压缩行进方向在主出口端口1332b的上游侧处)。
参考图2和图3,以上描述的辊子134以可旋转的方式设置在缸133的压缩空间V中。辊子134的外周表面134c被形成为圆形,并且旋转轴123被一体地联接到辊子134的中心部分。这样,辊子134具有与旋转轴123的轴向中心Os重合的中心Or,并且与围绕辊子134的中心Or定中的旋转轴123一起同心地旋转。
辊子134的中心Or相对于缸133的中心Oc是偏心的,即,缸133的内部空间的中心(下文中,它被称为“缸中心”),并且辊子134的外周表面134c的一侧几乎与缸133的内周表面133a接触。当缸133的在此处辊子134的一侧几乎与其形成接触的任意一点被称为接触点P时(在此处辊子134的外周表面134c最靠近缸133的内周表面133a),穿过接触点P和缸133的中心的中心线可以是以下位置,该位置用于形成有缸133的内周表面133a的椭圆曲线的短轴。
辊子134具有多个叶片狭槽1341a、1341b和1341c,这些叶片狭槽在辊子134的外周表面中沿圆周方向在适当的位置处形成。在并且叶片1351、1352和1353分别以可滑动的方式插入到叶片狭槽1341a、1341b和1341c中。叶片狭槽1341a、1341b和1341c可以相对于辊子134的中心在径向方向上形成。然而,在这种情况下,难以充分确保叶片的长度。因此,叶片狭槽1341a、1341b和1341c可以优选地被形成为相对于径向方向以预定的倾斜角度倾斜,因为能够充分确保叶片的长度。
这里,叶片1351、1352和1353倾斜的方向可以是与辊子134的旋转方向相反的方向。即,叶片1351、1352和1353的与缸133的内周表面133a接触的前表面在辊子134的旋转方向上倾斜。这是优选的,因为压缩开始角度能够在辊子134的旋转方向上在之前形成,从而压缩能够快速开始。
此外,背压室1342a、1342b和1342c分别在叶片狭槽1341a、1341b和1341c的内端处形成,以将油(或制冷剂)引入到叶片1351、1352和1353的后侧中,以便将每个叶片推向缸133的内周表面。为了便于解释,将相对于叶片的运动方向朝向缸的方向定义为向前方向,并且将相反的方向定义为向后方向。
背压室1342a、1342b和1342c由主轴承131和副轴承132气密密封。背压室1342a、1342b和1342c可以独立地与背压腔1313和1323连通,或者多个背压室1342a、1342b和1342c可以被形成为通过背压腔1313和1323而连通在一起。
如图1中所示,背压腔1313和1323可以分别形成在主轴承131和副轴承132中。然而,在一些情况下,它们可以仅形成在主轴承131和副轴承132中的一个轴承中。在本公开的该实施例中,背压腔1313和1323形成在主轴承131和副轴承132这两者中。为了便于解释,在主轴承中形成的背压腔131被定义为主侧背压腔1313,而在副轴承132中形成的背压腔被定义为副侧背压腔1323。
如上所述,主侧背压腔1313设置有主侧第一腔1313a和主侧第二腔1313b,并且副侧背压腔1323设置有副侧第一腔1323a和副侧第二腔1323b。而且,与第一腔相比,主侧和副侧这两侧的第二腔形成更高的压力。因此,主侧第一腔1313a和副侧第一腔1323a与那些叶片中的相对地位于上游侧处(在抽吸冲程中直至排出冲程之前)的叶片所属的背压室连通,并且主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b与那些叶片中的相对地位于下游侧处(在排出冲程中直至抽吸冲程之前)的叶片所属的背压室连通。
对于叶片1351、1352和1353,如果将在压缩行进方向上最邻近接触点P定位的叶片定义为第一叶片,并且从接触点P将其它叶片顺序地定义为第二叶片1352和第三叶片1353,则第一叶片1351、第二叶片1352和第三叶片1353彼此间隔相同的圆周角。
因此,当在第一叶片1351和第二叶片1352之间形成的压缩室是第一压缩室V1时,在第二叶片1352和第三叶片1353之间形成的压缩室是第二压缩室V2,并且在第三叶片1353和第一叶片1351之间形成的压缩室是第三压缩室V3,所有压缩室V1、V2和V3在相同的曲柄角度下具有相同的容积。
叶片1351、1352和1353被形成为大致矩形形状。这里,在叶片的长度方向上的叶片的两个端表面中,与缸133的内周表面133a接触的表面被定义为叶片的前表面,而面向背压室1342a、1342b、1342c的表面被定义为叶片的后表面。
叶片1351、1352和1353中的每个叶片的前表面是弯曲的,以便与缸133的内周表面133a线接触,而叶片1351、1352和1353中的每一个的后表面被平坦地形成以插入背压室1342a、1342b、1342c中,从而均匀地接收背压。
在附图中,未解释的附图标记110b和110c分别表示上壳体和下壳体。
在具有混合缸的叶片回转式压缩机中,当向驱动马达120供电从而驱动马达120的转子122和联接到转子122的旋转轴123一起旋转时,辊子134与旋转轴123一起旋转。
然后,叶片1351、1352和1353通过由于辊子134的旋转二产生的离心力和设置在叶片1351、1352和1353的后侧处的背压室1342a、1342b、1342c的背压而从分别的叶片狭槽1341a、1341b和1341c被拉出。因此,叶片1351、1352和1353中的每个叶片的前表面与缸133的内周表面133a形成接触。
然后,缸133的压缩空间V被该多个叶片1351、1352和1353分成与叶片1351、1352和1353的数目一样多的多个压缩室(包括抽吸室或排出室)V1、V2和V3。在响应于辊子134的旋转而移动时,每个压缩室V1、V2和V3的容积根据缸133的内周表面133a的形状和辊子134的偏心率而变化。在压缩室V1、V2和V3中的每一个中填充的制冷剂然后沿着辊子134和叶片1351、1352和1353流动从而被抽吸、压缩和排出。
这将在下面更详细地描述。图4(a)至图4(d)是示意根据本公开实施例在缸中抽吸、压缩和排出制冷剂的过程的截面视图。在图4(a)至图4(d)中,主轴承被投影,并且未示出的副轴承与主轴承相同。
如在图4(a)中所示意的,第一压缩室V1的容积连续增加,直到第一叶片1351通过入口端口1331并且第二叶片1352达到抽吸完成时间之前,从而制冷剂通过入口端口1331连续地被引入到第一压缩室V1中。
此时,设置在第一叶片1351的后侧处的第一背压室1342a暴露于主侧背压腔1313的第一腔1313a,并且设置在第二叶片1352的后侧处的第二背压室1342b暴露于主侧背压腔1313的第二腔1313b。因此,第一背压室1342a形成中间压力,并且第二背压室1342b形成排出压力或几乎等于排出压力的压力(以下称为“排出压力”)。第一叶片1351和第二叶片1352分别被中间压力和排出压力挤压,以与缸133的内周表面形成紧密接触。
如在图4(b)中所示意的,当第二叶片1352在经过抽吸完成时间(或压缩开始角度)之后开始压缩冲程时,第一压缩室V1处于气密密封状态中并且与辊子134一起在朝向出口端口的方向上移动。在该过程期间,第一压缩室V1的容积连续减小,并且因此第一压缩室V1中的制冷剂逐渐被压缩。
此时,当第一压缩室V1中的制冷剂压力升高时,第一叶片1351可以被推向第一背压室1342a。结果,第一压缩室V1与前一第三腔室V3连通,这可能导致制冷剂泄漏。因此,需要在第一背压室1342a中形成更高的背压,以防止制冷剂泄漏。
参考附图,第一叶片1351的背压室1342a在经过主侧第一腔1313a之后即将进入主侧第二腔1313b。因此,在第一叶片1351的第一背压室1342a中形成的背压立即从中间压力升高到排出压力。随着第一背压室1342a的背压增加,能够抑制第一叶片1351被向后推动。
如在图4的(c)中所示意的,当第一叶片1351通过第一出口端口1332a并且第二叶片1352尚未到达第一出口端口1332a时,在第一压缩室V1与第一出口端口1332a连通时,第一出口端口1332a被第一压缩室V1的压力打开。然后,第一压缩室V1中的制冷剂的一部分通过第一出口端口1332a被排出到外壳110的内部空间,使得第一压缩室V1的压力被降低到预定压力。在没有形成第一出口端口1332a的情况下,第一压缩室V1中的制冷剂进一步朝向作为主出口端口的第二出口端口1332b移动,而不被从第一压缩室V1排出。
此时,第一压缩室V1的容积进一步减小,使得第一压缩室V1中的制冷剂被进一步压缩。然而,在其中容纳有第一叶片1351的第一背压室1342a与主侧第二腔1313b完全连通,以便形成几乎等于排出压力的压力。因此,第一叶片1351不被第一背压室1342a的背压推动,从而抑制在压缩室之间的泄漏。
如在图4的(d)中所示意的,当第一叶片1351通过第二出口端口1332b并且第二叶片1352达到排出开始角度时,第二出口端口1332b被第一压缩室V1中的制冷剂压力打开。然后,第一压缩室V1中的制冷剂通过第二出口端口1332b被排出到外壳110的内部空间。
此时,第一叶片1351的背压室1342a在经过作为排出压力区域的主侧第二腔1313b之后即将进入作为中间压力区域的主侧第一腔1313a。因此,在第一叶片1351的背压室1342a中形成的背压被从排出压力降低到中间压力。
另一方面,第二叶片1352的背压室1342b位于作为排出压力区域的主侧第二腔1313b中,并且对应于排出压力的背压在第二背压室1342b中形成。
图5是用于解释根据本公开的叶片回转式压缩机中的每个背压室的背压的压缩单元的纵向截面视图。
参考图5,在抽吸压力和排出压力之间的中间压力Pm在将被定位在主侧第一腔1313a中的第一叶片1351的后端部分中形成,并且排出压力Pd(实际上略低于排出压力的压力)形成在位于第二腔1313b中的第二叶片1352的后端部分中。特别地,当主侧第二腔1313b通过第一油通道孔126a和第一连通流动路径1315与油流动路径125直接连通时,能够防止与主侧第二腔1313b连通的第二背压室1342b的压力升高到排出压力Pd以上。因此,远低于排出压力Pd的中间压力Pm形成在主侧第一腔1313a中,并且因此在缸133和叶片135之间的机械效率能够提高。而且,等于或略低于排出压力Pd的压力在主侧第二腔1313b中形成时,并且因此叶片适当地与缸形成紧密接触,从而抑制在压缩室之间的泄漏并且提高机械效率。
同时,根据该实施例的主侧背压腔1313的第一腔1313a和第二腔1313b经由第一油通道孔126a与油流动路径125连通,并且副侧背压腔1323的第一腔1323a和第二腔1323b经由第二油通道孔126b与油流动路径125连通。
返回参考图2和图3,主侧第一腔1313a和副侧第一腔1323a分别相对于主侧和副侧第一腔1313a和1323a所面向的支承表面1311a和1321a由主侧和副侧第一轴承突出部1314a和1324a关闭。因此,主侧和副侧第一腔1313a和1323a中的油(混合有制冷剂的油)通过分别的油通道孔126a和126b流入到支承表面1311a和1321a中,并且在通过在主侧和副侧第一轴承突出部1314a和1324a与相对的辊子134的上表面134a或下表面134b之间的间隙时被减压,从而导致形成中间压力。
另一方面,主侧和副侧第二腔1313b和1323b通过主侧和副侧第二轴承突出部1314b和1324b与第二腔面向的分别的支承表面1311a和1321a连通。因此,主侧和副侧第二腔1313b和1323b中的油(混合有制冷剂油)通过分别的油通道孔126a和126b流入到支承表面1311a和1321a中,并且经由主侧和副侧轴承突出部1314b和1324b被引入到分别的第二腔1313b和1323b中,从而导致形成等于或略低于排出压力的压力。
然而,在本公开实施例中,主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b在完全打开状态下不与腔面向的支承表面1311a和1321a分别连通。换句话说,主侧第二轴承突出部1314b和副侧第二轴承突出部1324b主要地阻挡主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b,然而,部分地阻挡在其间置入连通流动路径1315和1325的分别的第二腔1313b和1323b。
主轴承131的凸缘部1312设置有沿着圆周方向以预定距离形成的主侧第一腔1313a和第二腔1313b,并且副轴承132的凸缘部1322设置有沿着该圆周方向以预定距离形成的主侧第一腔1323a和第二腔1323b。
主侧第一腔1313a和第二腔1313b的内圆周侧分别被主侧第一轴承突出部1314a和主侧第二轴承突出部1314b阻挡。并且,副侧第一腔1323a和第二腔1323b的内圆周侧分别被副侧第一轴承突出部1324a和第二轴承突出部1324b阻挡。因此,主轴承131的轴承部1311形成基本筒形支承表面1311a,并且副轴承132的轴承部1321形成基本筒形支承表面1321a。另外,主侧第一轴承突出部1314a和第二轴承突出部1314b,以及副侧第一轴承突出部1324a和第二轴承突出部1324b形成一种弹性支承表面。
第一油凹槽1311b形成在主轴承131的支承表面1311a上,并且第二油凹槽1321b形成在副轴承132的支承表面1321a上。主侧第二轴承突出部1314b设置有用于使主支承表面1311a与主侧第二腔1313b连通的第一连通流动路径1315。并且,副侧第二轴承突出部1324b设置有用于使副侧支承表面1321a与副侧第二腔1323b连通的第二连通流动路径1325。
第一连通流动路径1315在以下位置处形成,在该位置处第一连通流动路径1315同时与主侧第二轴承突出部1315b和第一油凹槽1311b重叠,并且第二连通流动路径1325在以下位置处形成,在该位置处第二连通流动路径1325同时与副侧第二轴承突出部1324b和第二油凹槽1321b重叠。
此外,如在图5中所示意的,第一连通流动路径1315和第二连通流动路径1325被形成为穿过主侧和副侧第二轴承突出部1315b和1325b的内外周表面的连通孔。虽然未在图中示出,但是它们可以可替代地被形成为在主侧第二轴承突出部1315b和副侧第二轴承突出部1325b的截面中以预定宽度和深度凹进的连通凹槽。
在根据本公开的该实施例的叶片回转式压缩机中,由于连续支承表面同样主要在主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b处形成,因此旋转轴123的行为可以稳定,以便提高压缩机的机械效率。
另外,由于主侧第二轴承突出部1314b和副侧第二轴承突出部1324b基本上关闭除了连通流动路径之外的主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b,主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b维持恒定的容积。因此,能够降低用于支撑主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b中的叶片的背压的压力脉动,以在抑制振动的同时稳定叶片的行为。结果,能够减小在叶片和缸之间的碰撞噪声以及在压缩室之间的泄漏,从而提高压缩效率。
即使在长时间操作期间,也能够防止外来物质经由主侧第二腔1313b和副侧第二腔1323b被引入到并且累积在支承表面1311a、1321a和旋转轴123之间。这可以导致防止轴承131和132或旋转轴123的磨损。
在根据本公开的叶片回转式压缩机中,多个叶片被设置在辊子的外周表面上,使得辊子的每个旋转形成多个压缩室。因此,随着抽吸冲程(抽吸周期)减小,压缩室的面积,即抽吸室的面积减小,从而减小了制冷剂的抽吸流率。结果,在每个压缩室中出现压降,这可能降低包括有压缩机的制冷循环的COP。
当缸的内周表面被形成为不对称形状时,这可能特别有问题。更详细地,当缸的内周表面被形成为具有非对称形状以增加压缩冲程时,抽吸冲程(抽吸周期)相应地减小。然后,如上所述,构成压缩室的抽吸室的面积变得更小,并且因此制冷剂的抽吸流率进一步减少。结果,每个压缩室的压力进一步降低。
因此,在本公开的该实施例中,入口端口的面积被增加以延长抽吸周期,从而增加制冷剂的抽吸流率。然而,如上所述,由于入口端口由缸的高度限定,因此增加入口端口的面积存在限制,当入口端口被形成为一个圆时,这是特别困难的。因此,在本公开中,通过将入口端口形成为带有不同内径或由多种形状的组合构成的不规则圆形的同时使入口端口尽可能地最靠近接触点定位,从而将入口端口的端部最远离接触点定位。换句话说,通过在尽可能地延迟入口端口的抽吸结束时间的同时时尽可能地提前入口端口的抽吸开始时间,能够扩大入口端口的实质抽吸(或入口)面积。为了方便起见,靠近接触点的部分被定义为入口端口的起始端。
图6和图7分别是示意根据本公开的叶片回转式压缩机中的缸的透视图和平面视图,并且图8是从缸的内周表面在径向方向上观察的缸的前视图,用于描述根据本公开的叶片回转式压缩机中的第一入口部和第二入口部。
如在图中所示意的,根据本公开的该实施例的入口端口1331可以包括第一入口部1331a和第二入口部1331b。根据本公开的入口端口1331可以被形成为使得周向长度D1长于轴向长度D2。
如在图1至图3中所示意的,第一入口部1331a被形成为穿过缸133的内周表面和外周表面。第一入口部1331a可以形成在法线方向上,该法线方向是从缸133的外径中心Oc(以下称为“缸中心”)的方向。第一入口部1331a不必需在法线方向上形成。然而,这使组装标准得到统一,因此这更适合用于的压缩机的其它构件的组装。
此外,第一入口部1331a可以在径向投影中被形成为圆形截面形状。然而,对于第一入口部1331a,应当适当地确保从缸133的上表面到第一入口部1331a和从缸133的下表面到第一入口部1331a的轴向密封长度(或距离)D3,以实现制冷剂泄漏保护。每个轴向密封长度D3可以是大约2mm。除了圆形之外,第一入口部1331a可以被形成为各种形状,诸如矩形、多边形或椭圆形。在这种情况下,如上所述,第一入口部1331a也需要被形成为确保轴向密封长度D3。
同时,第二入口部1331b可以在径向投影中被形成为矩形截面形状。然而,优选的是,第二入口部1331b被形成为具有与第一入口部1331a类似的轴向密封长度。然而,根据本公开的第二入口部1331b被形成为小于第一入口部1331a,从而通常确保了比第一入口部1331a更长的轴向密封长度。除了矩形截面形状之外,第二入口部1331b可以具有各种形状。稍后将对此再次进行描述。
同时,与相关技术的入口端口相比,根据本公开的入口端口可以被形成为更靠近接触点。图9是比较根据本公开的入口端口的位置与相关技术的入口端口的示意图。
如在图9中所示意的,如果第一入口部(或第一入口端口)1331a的中心线是第一假想线L1,穿过缸中心Oc和接触点P的线是第二假想线L2,并且穿过缸中心Oc和第二入口部(或第二入口端口)1331b的端部(或端点)的线是第三假想线L3,则在第一假想线L1和第二假想线L2之间的第一角度α1是在第一假想线L1和第三假想线L3之间的第二角度α2的0.8倍至1.2倍。
在图9中,参考稍后将描述的图11,第一角度α1是第二角度α2的1.0倍,即第一角度α1和第二角度α2相同。
更详细地,如果在第二假想线L2和第三假想线L3之间的作为抽吸周期的角度是大约60度,则基于缸中心Oc,第一入口部1331a从起始端(或起点)到端点的角度是大约40度。
由于相关技术的入口端口S的端点与第三假想线L3′相交,因此相关技术的入口端口S的起点从以下点开始,该点与穿过接触点P的第二假想线L2′相距约20度。换句话说,相关技术的入口端口S在与接触点P相距20度的位置处形成。
另一方面,在根据本公开的入口端口1331中,在第一入口端口1331a的起点和端点之间的角度为大约40度,这与相关技术的入口端口S相同。因为根据本公开的入口部1331b被形成为从第一入口部1331a的端点延伸大约10度,所以第一入口部1331a的起点应被形成为比相关技术的入口端口S更靠近接触点P大约10度。即,根据本公开的第一入口部1331a在距第二假想线L2大约10度的位置处开始。因此,本公开的入口端口1331在相关技术的入口端口S之前大约10度的位置处形成。然而,根据本公开的入口端口1331的端点形成在与相关技术的入口端口S的端点相同的角度处。
通常,由于叶片回转式压缩机的辊子具有圆形形状,因此,将入口端口远离接触点定位适合于确保抽吸室的更宽大的抽吸面积。因此,在叶片回转式压缩机中,将入口端口在不降低压缩周期的范围内尽可能远离接触点定位适合于使抽吸室的抽吸面积最大化。
为此目的,在相关技术的叶片回转式压缩机中,如图9中所示,第一角度α1′约为第二角度α2′的1.5倍。然而,如上所述,由于入口端口S在此时打开的抽吸开始时间被延迟,因此其不适合于增加制冷剂的抽吸流率。制冷剂的抽吸流率和制冷剂的质量流率是相同的含义,但是为了方便起见,在下文中它将被描述为“制冷剂的抽吸流率”。
因此,在本公开的该实施例中,第一入口部1331a最靠近接触点P定位,而第二入口部1331b最远离接触点P定位,以便尽可能地增加抽吸周期。这是为了增加制冷剂的抽吸流率以抑制压降。
同时,如图6至图8中所示,应该适当地确保在第一入口部1331a和接触点P之间的周向密封长度(或距离)D4。为此,如在图9中所示意的,第一入口部1331a位于距接触点P大约10度。因此,周向密封长度D4可以是大约2mm左右。
如上所述,当第一入口部1331a被形成为最靠近接触点P时,第一入口部1331a的抽吸开始时间被提前到接触点P,并且因此抽吸完成时间(即,压缩开始时间)被提前到接触点P。结果,随着第一入口部1331a朝向接触点P前进,入口面积可以减小。因此,在本公开的该实施例中,第二入口部1331b被另外地形成,从而当第一入口部1331a更靠近接触点P移动时抵消或补偿由入口面积的减小而引起的抽吸损失。
在下文中,将详细描述第二入口部。如在图8中所示意的,根据本公开的第二入口部1331b以连通的方式在第一入口部1331a的一侧上形成。第二入口部1331b延伸到后侧,这是基于第一入口部1331a的接触点P的相反侧。更详细地,由于第一入口部1331a被形成为最靠近接触点P,因此第二入口部1331b形成在第一入口部1331a的一侧处,即第一入口部1331a沿着相对于旋转轴123的旋转方向(或辊子的旋转方向)的圆周方向的后侧处。为了方便起见,相对于第一入口部1331a,接触点P侧(或方向)被定义为“前侧”,而相反侧被定义为“后侧”。
可替代地,第二入口部1331b可以形成在前侧上,该前侧是相对于第一入口部1331a的接触点P侧。然而,如果第二入口部1331b在基于第一入口部1331a的前侧上形成,则与当第二入口部1331b在后侧上形成时相比,抽吸面积可能更小。
换句话说,如上所述,由于叶片回转式压缩机的辊子134被形成为圆形形状,因此随着抽吸室靠近接触点P,抽吸室的面积减小。因此,当具有比第一入口部1331a更小的面积的第二入口部1331b在第一入口部1331a的前侧上形成时,抽吸开始时间被提前,但是制冷剂的抽吸流率,即移动通过抽吸室的制冷剂的量不会显著地增加。
此外,当第二入口部1331b被与辊子一起旋转的叶片部分地阻挡时,制冷剂的抽吸流率几乎不会增加。因此,如本公开那样,使第一入口部1331a比第二入口部1331b更向前定位非常适合于增加制冷剂的抽吸流率,因为在抽吸冲程开始时抽吸室的抽吸面积增加。
另外,第二入口部1331b可以相对于穿过第一入口部1331a在圆周方向上的中心的假想线对称地形成。因此,制冷剂可以被均匀地抽吸。
此外,第二入口部1331b可以以预定的宽度和深度形成在缸133的内周表面133a上。例如,如图8中所示,第二入口部1331b的周向长度D6可以被形成为短于第一入口部1331a的周向长度D5。第二入口部1331b的周向长度D6可以是第一入口部1331a的周向长度D5的大约30%。如果第二入口部1331b的周向长度D6变得过长,则压缩开始时间被延迟,并且压缩周期相应地缩短。结果,制冷剂在短时间内被压缩,由此降低了压缩效率。优选的是,第二入口部1331b被形成为尽可能宽而不会延迟压缩开始时间。因此,第二入口部1331b的截面面积可以是第一入口部1331a的截面面积的约20%(五分之一或更小)。
另外,如上所述,第二入口部1331b可以具有各种形状。换句话说,就制冷剂的抽吸流率而言,在不延迟压缩开始时间的情况下,将第二入口部1331b形成为尽可能宽是非常合适的。如在图6和图8中所示意的,当从缸133的内周表面在径向方向上投影时,第二入口部1331b可以具有矩形截面形状。
当第二入口部1331b被形成为矩形(四边形)形状时,由于抽吸面积比具有相同周向长度的圆形或椭圆形形状的抽吸面积更宽,因此它可以非常适合于增加制冷剂的抽吸流率,这将在稍后描述。然而,就支撑叶片的前表面的表面压力而言这可能是不利的。更详细地,当第二入口部1331b被形成为矩形形状时,与叶片形成接触的接触表面在第二入口部1331b的端部处突然增加。然后,支撑叶片的表面压力突然改变,并且因此叶片的行为可能变得不稳定。因此,就叶片的行为而言,稍后将描述的具有圆形或椭圆形形状的第二入口部1331b是非常合适的,因为对于叶片的表面压力逐渐增加。稍后将与第二入口部的形状一起对此进行描述。
同时,如上所述,在根据本公开的叶片回转式压缩机中,入口端口1331被构造为第一入口部1331a和第二入口部1331b,这随着制冷剂的抽吸周期变得更长而增加了抽吸流率。因此,抑制了压缩室中的压降,从而提高了包括有压缩机的制冷循环的性能。
换句话说,当如在本实施例中那样将第一入口部1331a和第二入口部1331b在圆周方向上以连通的方式布置时,入口端口1331可以最靠近接触点P定位,从而使得抽吸开始时间提前。同时,由于具有比第二入口部1331b更大的面积的第一入口部1331a被定位在接触点P侧上,所以在抽吸冲程开始时,可以进一步增加制冷剂的抽吸流率。
同时,第二入口部1331b可以被形成为如同相关技术的入口端口那样延伸,从而维持了抽吸完成时间。然后,即使当叶片穿过第一入口部1331a时,由于第二入口部1331b被维持在打开状态中,制冷剂也通过第二入口部1331b被连续地引入到压缩室中。因此,随着压缩室中的抽吸周期以第二入口部1331b的范围而延长,压缩室的实质抽吸面积可能会扩大。通过这样做,与带有相同面积的压缩空间相比,压缩室中的压降可以减小,从而导致压缩效率的提高。
图10(a)至图10(d)是示意在根据本公开的叶片回转式压缩机中取决于叶片位置形成压缩室的过程的概略视图。
首先,在图10(a)中,前面的叶片1351靠近第一入口部1331a的起点(端点)。然后第一压缩室V1在第二接触点P2和接触点(以下称为“第一接触点”)P1之间形成在前面的叶片1351的后侧处。第二接触点P2在前面的叶片1351和缸133之间,并且第一接触点P1在辊子134和缸133之间。在这种状态下,前面的叶片1351尚未经过第一入口部1331a的起点,因此,第一压缩室V1形成抽吸面积,但是制冷剂尚未引入到第一压缩室V1中。
在图10(b)中,前面的叶片1351到达在第一入口部1331a和第二入口部1331b之间的边界点。当叶片到达入口端口的圆周方向的端点时,叶片回转式压缩机的入口端口通常形成用于相应的压缩室的最大抽吸面积(或最大开口面积)。因此,在本公开的实施例中,当前面的叶片1351到达在第一入口部1331a和第二入口部1331b之间的边界点时,第一压缩室达到最大抽吸面积。在这种状态下,制冷剂不再被引入到前面的压缩室中,而仅被引入到第一个随后的压缩室V1中。然而,在本公开的该实施例中,因为形成有第二入口部1331b,一些制冷剂也可以被引入到前面的压缩室中。
在图10(c)中,前面的叶片1351已经经过第二入口部1331b。在这种状态下,制冷剂仅被引入到第一个随后的压缩室中,而不被抽吸到前面的压缩室中。因此,在制冷剂被连续地引入到随后的第一压缩室V1中时,在前面的压缩室中执行压缩。
在图10(d)中,随后的叶片1352以及前面的叶片1351已经经过第二入口部1331b。在这种状态下,在第一压缩室V1中,抽吸冲程结束并且正在进行压缩冲程。因此,随着第一压缩室V1的抽吸面积减小,执行抽吸的制冷剂的压缩。
图11是比较根据本公开的入口端口和相关技术的入口端口的曲线图。在图11的曲线图中,关于辊子的旋转角度示意了压缩室中的抽吸流率和压缩室的抽吸面积,以描述根据本公开的入口端口的操作效果。制冷剂的抽吸流率是指流入到压缩室中的制冷剂的质量流率。
在该曲线图中,辊子或旋转轴(具体地,前面的叶片)被旋转的角度被定义为旋转角度。对于旋转角度,在缸和辊子之间的接触点被定义为零度。这是实验的结果,在该实验中,本公开的第一入口部和相关技术的入口端口具有相同的形状和相同的面积,但是本公开的第一入口部被形成为与相关技术的入口端口相比更靠近接触点大约10度。而且,在该实验中,三个叶片以120度的间隔定位。
参考图9,根据本公开的第一入口部1331a和相关技术的入口端口S被形成为具有相同的形状和相同的面积,但是本公开的第一入口部1331a被形成为与相关技术的入口端口S相比以大约10度的旋转角度更靠近接触点。因此,如图11中所示,当比较本公开和相关技术的制冷剂压缩室中的制冷剂的抽吸流率时,在分别的压缩室中的制冷剂的抽吸流率对于特定的旋转角度以约10度的差异以几乎相同的模式改变。
首先,直到旋转角度达到大约10度之前,对于分别的压缩室这两者,入口端口的抽吸面积未形成。在这种状态下(这对应于图10(a)),第一入口部1331a不与相应的压缩室连通。
然后,当旋转角度变为大约10度时,在本公开中,用于相应的压缩室的入口端口的抽吸面积开始形成。在另一方面,在相关技术中,用于相应的压缩室的抽吸面积尚未形成,当旋转角度变为约20度时,该抽吸面积开始形成。然而,在本公开的相应的压缩室中,当旋转角度为约20度时,入口端口的抽吸面积已经显著扩大。因此,与相关技术的相比,多得多的制冷剂已经被引入到本公开的分别的压缩室中。
接下来,当旋转角度变为大约50度时,在本公开的情况下达到了最大抽吸面积。然而,在相关技术中,它尚未达到最大抽吸面积。该状态对应于图10(b)。从50度至130度的旋转角度,制冷剂的抽吸流率最大化,并且然后制冷剂的抽吸流率在维持最大抽吸面积的同时逐渐减小。对于相关技术,当旋转角度变为大约60度时,达到了最大抽吸面积。
在本公开中,当旋转角度变为大约130度时,随着用于相应的压缩室的抽吸面积开始减小,制冷剂的抽吸流率开始急剧减小。这是随后的叶片已经到达第一入口部1331a的起点(或端点)的状态。对于相关技术,当旋转角度变为大约140度时,抽吸面积开始减小。
接下来,当旋转角度变为大约180度时,用于相应的压缩室的抽吸面积变为零,然后用于相应的压缩室的压缩开始。在这种状态下(这对应于图10(d)),制冷剂的抽吸流率理论上变为零。这里,在相关技术中,压缩开始角度同样形成在大约180度处。这是因为,第一入口部1331a的起点在相关技术的入口端口S之前大约10度形成,但是本公开通过另外形成第二入口部1331b而形成与相关技术的相同的压缩开始角度。
如果在本公开中未形成第二入口部1331b,则本公开的抽吸完成角度被形成为在压缩开始角度之前10度。然后,在制冷剂相对于压缩室的容积未被完全(最大)抽吸的同时操作压缩机。因此,在压缩机以大约10度的旋转被操作时,制冷剂在膨胀之后被压缩,这可能导致压缩机效率的显著降低。因此,当如在本公开中那样使抽吸开始角度提前时,抽吸完成角度应与压缩开始角度相同,以便防止压缩机效率的降低。
同时,如上所述,第二入口部1331b的面积需要增加,以便增加在本公开的抽吸冲程的后半部分(或后面的阶段)中抽吸的制冷剂的量。然而,第二入口部1331b的周向长度与压缩开始时间一起确定。因此,可以通过将第二入口部1331b轴向地延伸到最大来增加第二入口部1331b的面积。
图12至图14是根据本公开的另一个实施例的入口端口的前视图。
如图12中所示,根据本公开的该实施例的第二入口部1331b可以被形成为矩形形状,并且第二入口部1331b的轴向长度(或高度)D7可以被形成为等于第一入口部1331a的轴向长度(或内径)D2。通过这样做,第二入口部1331b的面积可以扩大到最大。然而,如上所述,当第二入口部1331b被形成为矩形形状时,在第二入口部1331b在此处终止的点处,对于叶片的表面压力突然改变。因此,叶片的行为可能变得不稳定。
考虑到这一点,如在图13中所示意的,第二入口部1331b可以被形成为圆形形状,并且其轴向长度D7可以被形成为等于第一入口部1331a的轴向长度D2。在这种情况下,第二入口部1331b形成在其一部分在此处与第一入口部1331a重叠的位置处。当重叠部分被连接为假想圆时,第二入口部1331b被成形为椭圆形。因此,第二入口部1331b的面积朝向后侧减小,相反,密封长度(或距离)D3逐渐增加。结果,在扩大第二入口部1331b的面积的同时,可以防止对于叶片的表面压力快速变化。
可替代地,如在图14中所示意的,第二入口部1331b可以被形成为圆形形状,并且其作为假想圆的内径的轴向长度D7可以短于作为第一入口部1331a的内径的轴向长度D2。在这种情况下,当第二入口部1331b的与第一入口部1331a重叠的一部分被连接为假想圆时,第二入口部1331b被成形为具有一个曲率的圆。然后,如在图13中所示意的,第二入口部1331b的面积朝向后侧减小,相反,密封长度D3逐渐增加。因此,在抑制对于叶片的表面压力快速变化的同时,第二入口部1331b的面积可以扩大。然而,与图13的实施例相比,因为第二入口部1331b的面积减小,密封长度D3进一步增加,从而增加了对于叶片的表面压力。因此,能够以更稳定的方式支撑叶片。
尽管在附图中未示意,但是第二入口部1331b可以被形成为各种形状,诸如楔形、角形等。
对于根据本公开的实施例的第二入口部1331b,其截面面积朝向远离第一入口部1331a的方向减小。因此,能够通过抑制在叶片经过入口端口1331时对于叶片的表面压力过度增加来稳定叶片的行为。因此,可以抑制在压缩室之间的泄漏,从而导致压缩效率的提高。
同时,上述第二入口部1331b可以被形成为沿圆周方向具有相同的深度,这使得适合于加工具有第二入口部1331b的缸。然而,当第二入口部1331b被形成为具有相同的深度时,其末端,即,在此处形成抽吸完成角度的点是阶梯状的。然后,通过第二入口部1331b被抽吸到抽吸室中的制冷剂形成涡流,这可能引起抽吸损失。因此,第二入口部1331b可以被形成为沿圆周方向具有不同的深度。
图15至图17是示意根据本公开的另一个实施例的第二入口部的透视图和截面视图。
参考图15和图16,根据本公开的该实施例的第二入口部1331b可以被形成为使得其内周表面沿着长度方向倾斜。更详细地,第二入口部1331b可以被构造为具有预定的倾斜(或斜)角度的倾斜表面部1331c,即,具有带有不同深度的形状,该深度从缸133的内周表面133a朝向缸133的外周表面变得更深。因此,第二入口部1331b可以被形成为在与第一入口部1331a接触的一侧处最深,而在缸133的圆周方向上远离第一入口部1331a变得更浅。
如上所述,当倾斜表面部1331c在第二入口部1331b的内周表面上形成时,当从第一入口部1331a引入第二入口部1331b中的制冷剂流过略微倾斜的表面部1331c时,制冷剂可以被迅速地抽吸。而且,在形成抽吸完成角度的点处不形成阶梯状表面,从而抑制在抽吸的制冷剂中产生涡流。因此,制冷剂可以通过第二入口部1331b被迅速引入到构成压缩室的抽吸室中,从而导致制冷剂的抽吸流率增加。结果,可以抑制压缩室中的制冷剂的压降,从而导致压缩效率的提高。
参考图17,根据本公开的该实施例的第二入口部1331b如在图16中所示意的被实现为倾斜表面部1331c,但是以相同深度从缸133的内周表面凹进的空间部1331d可以进一步被设置在第二入口部1331的内端处。换句话说,具有平行于第一入口部1331a的直线的空间部1331d可以在倾斜表面部1331c的内端处形成。因此,因为第二入口部1331b的起始端部分被形成倾斜表面部1331c,制冷剂被迅速引入到第二入口部1331b中。而且,因为空间部1331d在第二入口部1331b的(末端)端部处形成,因此入口端口的容积增加。因此,制冷剂能够以更快的方式被引入。
同时,当将环境友好的制冷剂R32用于叶片回转式压缩机时,可以增强该效果。
如上所述,已经开发了环境友好的制冷剂R32作为R410a的替代品。然而,R32具有比R410a更低的制冷剂密度,从而具有更低的质量流率。因此,与带有相同容积的压缩室相比,被抽吸的制冷剂的量减少。特别地,当缸的内周表面不对称时,随着抽吸周期变得更短,被抽吸的制冷剂的量可以进一步减少。因此,在压缩室中发生压降,从而导致抽吸损失增加并且容积效率进一步降低。结果,压缩机的COP可能进一步降低。在低温加热条件、高压比条件(Pd/Ps≥6)和高速操作条件(80Hz以上)下,这可能更糟糕。
然而,如在本公开中那样,入口端口被实现为第一入口部1331a和第二入口部1331b,并且第二入口部1331b相对于第一入口部1331a延伸到抽吸室侧(基于旋转轴的旋转方向的后侧)。因此,抽吸完成时间(或压缩开始时间)被延迟,并且因此,压缩室的实质抽吸面积增加,并且被抽吸到压缩室中的制冷剂的量相应地增加。然后,即使当带有低密度的制冷剂诸如R32被应用于叶片回转式压缩机时,也能够将排出压力维持在与使用R410a制冷剂时相同的水平。因此,具有低全球变暖指数的R32能够被用作具有高全球变暖指数的制冷剂诸如R410的替代品。
Claims (11)
1.一种叶片回转式压缩机,包括:
缸,所述缸设置有入口端口;
主轴承和副轴承,所述主轴承和所述副轴承被联接到所述缸,以便与所述缸一起形成压缩空间;
旋转轴,所述旋转轴由所述主轴承和所述副轴承径向支撑;
辊子,所述辊子通过被偏心地容纳在所述压缩空间中而与所述旋转轴一起旋转,以便与所述缸的内周表面形成接触点,并且所述辊子设置有沿圆周方向形成的多个叶片狭槽;和
多个叶片,所述叶片以可滑动的方式插入到所述辊子的所述叶片狭槽中,并且被构造为在朝向所述缸的所述内周表面的方向上突出,从而将所述压缩空间划分成多个压缩室,
其特征在于,所述入口端口包括:
第一入口部,所述第一入口部穿过所述缸的所述内周表面和外周表面形成;和
第二入口部,所述第二入口部被形成为在所述缸的所述内周表面上具有预定深度的凹槽,所述第二入口部在所述接触点的相对于所述第一入口部的相反侧处与所述第一入口部连通,并从所述缸的所述内周表面向所述旋转轴的旋转方向延伸。
2.根据权利要求1所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,当在长度方向上穿过所述第一入口部的中心的线是第一假想线,穿过所述缸的外径中心和所述接触点的线是第二假想线,并且穿过所述缸的所述外径中心和所述第二入口部的端部的线是第三假想线时,
在所述第一假想线和所述第二假想线之间的第一角度是在所述第一假想线和所述第三假想线之间的第二角度的0.8倍至1.2倍。
3.根据权利要求2所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第一角度和所述第二角度相等。
4.根据权利要求1所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第一入口部被形成为具有比所述第二入口部更大的面积。
5.根据权利要求4所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第二入口部被形成为在所述旋转轴的所述旋转方向上具有相同的截面面积。
6.根据权利要求4所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第二入口部的截面面积朝向所述旋转轴的所述旋转方向逐渐减小。
7.根据权利要求4所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第二入口部的轴向长度短于或等于所述第一入口部的轴向长度。
8.根据权利要求1所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第二入口部被形成为沿所述缸的圆周方向具有相同的深度。
9.根据权利要求1所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述第二入口部被形成为倾斜从而朝向所述第一入口部逐渐变深。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述入口端口被形成为使得周向长度长于轴向长度。
11.根据权利要求10所述的叶片回转式压缩机,其特征在于,所述多个轴承中的至少一个设置有与所述叶片狭槽的后侧连通的背压腔,
其中,所述背压腔被沿着所述圆周方向划分成多个腔,所述多个腔中的每一个腔具有不同的内压,
其中,所述多个腔设置有在内圆周侧上形成的轴承突出部,所述内圆周侧面向所述旋转轴的外周表面并且相对于所述旋转轴的所述外周表面形成径向支承表面,
其中,所述多个腔包括:
具有第一压力的第一腔;和
具有比所述第一压力高的压力的第二腔,并且
其中,所述第二腔的所述轴承突出部设置有连通流动路径,通过所述连通流动路径,面向所述旋转轴的所述外周表面的、所述轴承突出部的内周表面与作为所述轴承突出部的所述内周表面的相反侧表面的外周表面连通。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
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