CN216198989U - 泵体组件、旋转式压缩机及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种泵体组件、旋转式压缩机及制冷设备，其中泵体组件包括气缸、端盖和排气孔，气缸形成有压缩腔；端盖设于气缸沿轴向的端部；排气孔设于端盖且与压缩腔连通；排气孔包括依次连接的入口段、中间段和出口段；沿排气方向，入口段的横截面积逐渐减小，出口段的横截面积逐渐增大。本实用新型能够有效降低了排气孔的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

Description

泵体组件、旋转式压缩机及制冷设备

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，特别涉及一种泵体组件、旋转式压缩机及制冷设备。

背景技术

相关技术中，旋转式压缩机的排气孔设置在主轴承上，对于多缸排气的旋转式压缩机，排气孔可以同时设置在副轴承和隔板上。排气孔的结构一般为圆柱形，制冷剂气体在排气孔的入口端和出口端均容易产生涡流，导致排气局部阻力损失增大，导致旋转式压缩机的功耗增加，性能降低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种泵体组件，能够降低排气孔的入口端和出口端的涡流，降低排气阻力，提升压缩机性能。

本实用新型还提出一种具有上述泵体组件的旋转式压缩机。

本实用新型还提出一种具有上述旋转式压缩机的制冷设备。

根据本实用新型第一方面实施例的泵体组件，包括：气缸，形成有压缩腔；端盖，设于所述气缸沿轴向的端部；排气孔，设于所述端盖且与所述压缩腔连通；所述排气孔包括依次连接的入口段、中间段和出口段；沿所述排气孔的排气方向，所述入口段的横截面积逐渐减小，所述出口段的横截面积逐渐增大。

根据本实用新型实施例的泵体组件，至少具有如下有益效果：

通过设置入口段、中间段和出口段依次连接形成的排气孔，且入口段的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

根据本实用新型的一些实施例，所述中间段的横截面积沿所述排气方向不变。

根据本实用新型的一些实施例，所述入口段的入口端的直径为D1，所述中间段的直径为 D2，所述出口段的出口端的直径为D3，所述D1、所述D2和所述D3满足：D3>D1>D2。

根据本实用新型的一些实施例，所述D1和所述D2满足：D1/D2＝1.1-1.2；所述D2和所述D3满足：D3/D2＝1.1-1.3。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述气缸的轴向，所述出口段的长度为H3，所述入口段的长度为H1，所述H3和所述H1满足：H3>H1。

根据本实用新型的一些实施例，所述H3和所述H1满足：H3/H1＝1.5-2.5。

根据本实用新型的一些实施例，沿所述气缸的轴向，所述排气孔的长度为H，所述H和所述H3满足：0.25≤H3/H≤0.5；所述H和所述H1满足：0.125≤H1/H≤0.25。

根据本实用新型的一些实施例，在经过所述排气孔的轴线的截面上，所述入口段的内侧面的轮廓线为弧线，直线或多段线，所述出口段的内侧面的轮廓线为弧线，直线或多段线。

根据本实用新型的一些实施例，所述出口段为锥形孔，所述出口段的锥角为A，所述A 满足：60°≤A≤120°；所述入口段为锥形孔，所述入口段的锥角为B，所述B满足：60°≤B≤120°。

根据本实用新型的一些实施例，所述出口段的锥角A等于60°；所述入口段的锥角B等于90°。

根据本实用新型第二方面实施例的旋转式压缩机，包括以上实施例所述的泵体组件。

根据本实用新型实施例的旋转式压缩机，至少具有如下有益效果：

采用第一方面实施例的泵体组件，泵体组件通过设置入口段、中间段和出口段依次连接形成的排气孔，且入口段的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

根据本实用新型第三方面实施例的制冷设备，包括以上实施例所述的旋转式压缩机。

根据本实用新型实施例的制冷设备，至少具有如下有益效果：

采用第二方面实施例的旋转式压缩机，旋转式压缩机包括泵体组件，泵体组件通过设置入口段、中间段和出口段依次连接形成的排气孔，且入口段的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型一种实施例的旋转式压缩机的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的泵体组件的上轴承的结构示意图；

图3为图2的剖视示意图；

图4为图3中排气孔的局部放大示意图；

图5为本实用新型另一种实施例的旋转式压缩机的结构示意图；

图6为本实用新型另一种实施例的泵体组件的第一隔板的剖视示意图；

图7为图6中排气孔的局部放大示意图；

图8a为现有技术的排气孔的排气流场图；

图8b为本实用新型一种实施例的排气孔的排气流场图。

附图标号：

气液分离器100；

壳体200；上壳体210；排气管211；下壳体220；主壳体230；

电机组件300；转子310；定子320；

泵体组件400；气缸410；主轴承420；阀座421；排气阀片422；升程限位器423；副轴承430；曲轴440；活塞450；第一气缸460；第二气缸470；第一隔板480；第二隔板490；

排气孔500；入口段510；中间段520；出口段530。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，多个指的是两个以上。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1所示，本实用新型一种实施例的旋转式压缩机，为单缸压缩机，包括气液分离器100和壳体200、电机组件300和泵体组件400。电机组件300和泵体组件400设于壳体200内。壳体200包括上壳体210、下壳体220和主壳体230，上壳体210、下壳体220和主壳体230连接从而形成用于容置电机组件300和泵体组件400的密闭空间。可以理解的是，电机组件300包括转子310和定子320，定子320和泵体组件400固定于主壳体230内。泵体组件400包括气缸410、主轴承420、副轴承430和曲轴440。气缸410形成有压缩腔(图中未示出)，主轴承420和副轴承430分别连接于气缸410沿轴向的两端，从而封盖压缩腔沿轴向的两端。气液分离器100为泵体组件400提供制冷剂，转子310与曲轴440连接，从而通过电机组件300驱动曲轴440旋转，曲轴440外套设有活塞450，活塞450设于气缸410 内并相对于气缸410的中心作偏心旋转运动，从而使压缩腔产生周期性变化，使得泵体组件 400完成吸气、压缩和排气的过程，制冷剂通过上壳体210的排气管211排出后进入制冷系统循环。

本实用新型实施例的旋转式压缩机，制冷剂通过气缸410的吸气孔(图中未示出)进入压缩腔，并经过活塞450压缩后达到设定压力，制冷剂通过主轴承420上的排气孔500排出。可以理解的是，排气孔500还可以设置于副轴承430上，或者同时设置在主轴承420和副轴承430上，在此不再具体限定。需要说明的是，本实用新型实施例中，主轴承420和副轴承430均可以视为端盖。

参照图2和图3所示，本实用新型实施例的泵体组件400，排气孔500设置在主轴承420。主轴承420设有阀座421、排气阀片422和升程限位器423，排气孔500设于阀座421，排气阀片422和升程限位器423通过铆钉安装于阀座421上。排气阀片422远离铆钉的一端为自由端，排气阀片422的自由端覆盖在排气孔500上。压缩腔内的压力达到设定压力后，排气阀片422反弹覆盖在排气孔500上，防止壳体200内的高压气体泄漏进入压缩腔。

参照图3和图4所示，可以理解的是，排气孔500贯穿于主轴承420。排气孔500的入口端可以为平面结构，平面结构与压缩腔连通，排气孔500的出口端可以为圆弧结构，圆弧结构被排气阀片422所覆盖从而实现密封。所述排气孔500包括入口段510、中间段520和出口段530。入口段510、中间段520和出口段530沿泵体组件400的排气方向依次连接。沿排气方向，所述入口段510的横截面积逐渐减小，即入口段510采用渐缩结构，例如入口段 510可以设置为锥形孔。沿排气方向，所述出口段530的横截面积逐渐增大，出口段530采用渐扩结构，例如出口段530可以设置为锥形孔。本实用新型实施例的排气孔500的结构能够更加贴合排气气体的流速和流向变化规律，增大了排气孔500的入口端和出口端的有效流通面积，并且减小排气孔500的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

参照图4所示，可以理解的是，中间段520为柱状结构，即沿排气方向，所述中间段520 是等直径的，横截面积也是不变的，从而能够对排气气流的流动方向和排气气流的流速起稳定作用，减小压力脉动。当然，中间段520也可以在保证排气的气流流速和流向变化影响的情况下采用非等直径的结构，例如锥形孔等。

参照图4所示，可以理解的是，入口段510的内侧面的纵截面轮廓线为弧线，出口段530 的内侧面的纵截面轮廓线为弧线，此处所指的纵截面为经过所述排气孔500的轴线的截面。参照图7所示，在纵截面上，入口段510的内侧面的轮廓线还可以为直线，出口段530的内侧面的轮廓线还可以为直线。另外，在纵截面上，入口段510的内侧面的轮廓线和出口段530 的内侧面的轮廓线还可以为多段线，在此不再具体限定，只要满足沿排气方向，所述入口段 510的横截面积逐渐减小，所述出口段530的横截面积逐渐增大即可。

参照图4所示，可以理解的是，定义所述入口段510的入口端的直径为D1，定义所述中间段520的直径为D2，定义所述出口段530的出口端的直径为D3。本实用新型实施例中，入口段510的出口端的直径与中间段520的直径相同，出口段530的入口端的直径与中间段520的直径相同，从而使排气更加稳定。

需要说明的是，所述出口段530的出口端的直径D3大于所述入口段510的入口端的直径D1，所述入口段510的入口端的直径D1大于中间段520的直径D2。可以理解的是，制冷剂从排气孔500排出时，根据绝热过程气体状态方程：P*V^k＝定值。由于k为常数，气体压力P逐渐降低，则气体体积V逐渐增大，气体压力内能转化为机械能，气体流速也随气体膨胀而增大。根据连续性方程：ρ₁A₁v₁＝ρ₂A₂v₂，由于气体膨胀，排气孔500的出口端气体密度ρ₂小于入口端气体密度ρ₁，排气孔500的出口端流速v₂则大于入口端流速v₁，在体积流量相同的截面流速和截面积成反比，因此为了防止排气孔500的出口端流速过大导致排气噪声和排气阀片422冲击问题，则排气孔500的出口端截面积A₂要大于入口端截面积A₁，因此出口段530的出口端直径D3应设置为大于入口段510的入口端直径D1。

参照图4所示，可以理解的是，入口段510的入口端的直径D1和所述中间段520的直径D2满足关系式：D1/D2＝1.1-1.2，能够增大排气孔500入口端的有效流通面积，减小入口端的涡流的同时，避免余隙容积增加过大，影响气缸410在每次压缩循环的吸气量。所述中间段520的直径D2和出口段530的出口端的直径D3满足关系式D3/D2＝1.1-1.3，能够增大排气孔500出口端的有效流通面积，减小出口端的涡流的同时，避免余隙容积增加过大，影响气缸410在每次压缩循环的吸气量。

参照图4所示，可以理解的是，所述排气孔500的轴向与所述气缸410的轴向平行，便于加工成型。沿所述排气孔500的轴向，定义所述出口段530的长度为H3，定义所述入口段510的长度为H1。所述出口段530的长度H3大于所述入口段510的长度H1。因排气孔500 的出口端的流速v₂大于入口端的流速v₁，排气孔500的出口端的直径D3应大于入口端直径 D1，则出口段530的流速和流向变化的梯度相比于入口段510较大，因此出口段530的长度 H3应大于入口段510的长度H1。

参照图4所示，可以理解的是，出口段530的长度H3和所述入口段510的长度H1满足关系式：H3/H1＝1.5-2.5。从而在排气孔500的轴向长度一定时，能够使排气气流更加稳定，改善局部的涡流，减小局部阻力。

参照图4所示，可以理解的是，为了保证入口段510和出口段530有足够的流通长度来消除局部的涡流，定义所述排气孔500沿所述气缸410的轴向的长度为H，所述排气孔500沿所述气缸410的轴向的长度H和出口段530的长度H3满足关系式：0.25≤H3/H≤0.5；所述排气孔500沿所述气缸410的轴向的长度H和入口段510的长度H1满足关系式： 0.125≤H1/H≤0.25。

参照图5所示，本实用新型另一种实施例的旋转式压缩机，为双缸压缩机。本实用新型实施例的旋转式压缩机的结构与上一种实施例的旋转式压缩机基本相同，其区别在于：本实用新型实施例的泵体组件400设有两个气缸410，包括第一气缸460和第二气缸470，所述第一气缸460和所述第二气缸470之间设有第一隔板480和第二隔板490，第一隔板480和主轴承420分别连接第一气缸460沿轴向的两端，第二隔板490和副轴承430分别连接第二气缸470沿轴向的两端。

参照图6所示，可以理解的是，本实用新型实施例的排气孔500设于第一隔板480，第一隔板480同样设有阀座421、排气阀片422和升程限位器423。制冷剂通过排气孔500排出。可以理解的是，排气孔500还可以设置于主轴承420上、副轴承430上或第二隔板490上，或者同时设置在主轴承420、副轴承430、第一隔板480、第二隔板490，或者设置在第一气缸460的其中一个端盖和第二气缸470的其中一个端盖上，在此不再具体限定，只需保证第一气缸460的内腔和第二气缸470的内腔均连通有排气孔500即可。本实用新型实施例中，主轴承420、副轴承430、第一隔板480和第二隔板490均可以视为端盖。

本实用新型实施例的排气孔500，通过设置入口段510、中间段520和出口段530依次连接形成的排气孔500，且入口段510的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段530的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔500的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

参照图7所示，可以理解的是，在纵截面上，入口段510的内侧面的轮廓线为直线，即入口段510为锥形孔；出口段530的内侧面的轮廓线为直线，即出口段530也为锥形孔。本实用新型实施例的排气孔500的加工更加方便，加工效率更高，结构更加稳定。

参照图7所示，可以理解的是，所述出口段530的锥角A满足关系式：60°≤A≤120°。所述入口段510的锥角B满足关系式：60°≤B≤120°。使得排气孔500的加工更加方便，而且防止余隙容积过大，影响气缸410在每次压缩循环的吸气量，提高了压缩机的性能。

参照图8a和图8b所示，图8a为现有技术的圆柱状的排气孔，其排气通道截面积不变，并且在排气孔500的入口端和出口端，由于排气气流的流速和流向变化较大，会在入口端和出口端的拐角处产生涡流，从而增大气流局部阻力损失；图8b为本实用新型实施例的排气孔 500，排气孔500的截面直径和形状随着排气流动速度和方向逐渐调整，降低了排气孔500的入口端和出口端的涡流，保证了排气流速和流向的平稳。

参照图1所示，本实用新型一种实施例的旋转式压缩机，包括以上实施例所述的泵体组件400。本实用新型实施例的旋转式压缩机，采用第一方面实施例的泵体组件400，泵体组件 400通过设置入口段510、中间段520和出口段530依次连接形成的排气孔500，且入口段510 的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段530的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔500的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

由于旋转式压缩机采用了上述实施例的泵体组件400的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。

参照表1和表2所示，为现有技术与本实用新型实施例的旋转式压缩机三个具体实施例的参数和效果比较。

表1：现有技术与本实施例采用不同的尺寸参数的排气孔500结构方案

表2：现有技术与本实施例的旋转式压缩机上进行了单因素性能测试的验证结果

由以上测试结构可以得出，采用实用新型实施例的排气孔500结构，虽然余隙容积相比现有技术的结构略有增大，导致制冷量略有下降，但是旋转压缩机的输入功率下降明显，整体COP提升1％左右，即旋转压缩机的性能提升1％左右。

可以理解的是，通过实验数据反复论证，当出口段530的锥角A设置为60°，入口段510的锥角B设置为90°时，旋转压缩机的整体性能最佳。

本实用新型一种实施例的制冷设备，可以为空调器、冰箱、冰柜等通过旋转式压缩机实现制冷循环的设备。本实用新型实施例的制冷设备，采用以上实施例的旋转式压缩机，旋转式压缩机包括泵体组件400，泵体组件400通过设置入口段510、中间段520和出口段530依次连接形成的排气孔500，且入口段510的横截面积沿排气方向逐渐减小，出口段530的横截面积沿排气方向逐渐增大，从而有效降低了排气孔500的入口端和出口端的涡流，减小气流局部阻力损失，降低排气阻力，而且增大有效排气横截面积的同时尽量缩小余隙容积，从而提升涡旋压缩机的性能。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (12)

1.泵体组件，其特征在于，包括：

气缸，形成有压缩腔；

端盖，设于所述气缸沿轴向的端部；

排气孔，设于所述端盖且与所述压缩腔连通；所述排气孔包括依次连接的入口段、中间段和出口段；沿所述排气孔的排气方向，所述入口段的横截面积逐渐减小，所述出口段的横截面积逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于：所述中间段的横截面积沿所述排气方向不变。

3.根据权利要求2所述的泵体组件，其特征在于：所述入口段的入口端的直径为D1，所述中间段的直径为D2，所述出口段的出口端的直径为D3，所述D1、所述D2和所述D3满足：D3>D1>D2。

4.根据权利要求3所述的泵体组件，其特征在于：所述D1和所述D2满足：D1/D2＝1.1-1.2；所述D2和所述D3满足：D3/D2＝1.1-1.3。

5.根据权利要求3所述的泵体组件，其特征在于：沿所述气缸的轴向，所述出口段的长度为H3，所述入口段的长度为H1，所述H3和所述H1满足：H3>H1。

6.根据权利要求5所述的泵体组件，其特征在于：所述H3和所述H1满足：H3/H1＝1.5-2.5。

7.根据权利要求5所述的泵体组件，其特征在于：沿所述气缸的轴向，所述排气孔的长度为H，所述H和所述H3满足：0.25≤H3/H≤0.5；所述H和所述H1满足：0.125≤H1/H≤0.25。

8.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于：在经过所述排气孔的轴线的截面上，所述入口段的内侧面的轮廓线为弧线，直线或多段线，所述出口段的内侧面的轮廓线为弧线，直线或多段线。

9.根据权利要求1所述的泵体组件，其特征在于：所述出口段为锥形孔，所述出口段的锥角为A，所述A满足：60°≤A≤120°；所述入口段为锥形孔，所述入口段的锥角为B，所述B满足：60°≤B≤120°。

10.根据权利要求9所述的泵体组件，其特征在于：所述出口段的锥角A等于60°；所述入口段的锥角B等于90°。

11.旋转式压缩机，其特征在于：包括权利要求1至10任一项所述的泵体组件。

12.制冷设备，其特征在于：包括权利要求11所述的旋转式压缩机。

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