TWI756050B - 雙級螺旋式壓縮機 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種雙級螺旋式壓縮機，包含機殼、第一增壓室和第二增壓室、第一轉子組和第二轉子組、中間壓力流道以及吸氣口和排氣口；第一增壓室和第二增壓室設置於機殼內；第一轉子組和第二轉子組分別設置於第一增壓室和第二增壓室，第一公轉子與第二公轉子共軸連接；中間壓力流道連通於第一增壓室的高壓側與第二增壓室的低壓側之間；吸氣口和排氣口設置於機殼，吸氣口連通於第一增壓室的低壓側，排氣口連通於所述第二增壓室的高壓側；其中，第一增壓室沿第一轉子組的軸向的增壓方向與第二增壓室沿軸向的增壓方向相反。
Description
本發明涉及壓縮機技術領域，尤其涉及一種雙級螺旋式壓縮機。
習知的雙級螺旋式壓縮機的雙級螺旋式連軸於低壓側，在低溫條件下，蒸發溫度過低時，可能導致大氣壓力高於低壓壓力，如軸封密合度差，將使空氣進入製冷系統內，導致排氣溫度過高，或者是空氣中水分進入製冷系統導致結冰現象。將雙級螺旋式的連軸於高壓側時，雖然能夠避免空氣進入製冷系統內部，但由於高壓壓力大於外界壓力，可能導致製冷劑洩漏量大。
本發明的一個主要目的在於克服上述習知技術的至少一種缺陷，提供一種顯著縮短轉子的懸掛轉部長度，避免汙損製冷劑和氧化情況產生的雙級螺旋式壓縮機。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
根據本發明的一個方面，提供一種雙級螺旋式壓縮機，包含機殼、第一增壓室和第二增壓室、第一轉子組和第二轉子組、中間壓力流道以及吸氣口和排氣口；第一增壓室和第二增壓室設置於機殼內；第一轉子組和第二轉子組分別設置於第一增壓室和第二增壓室，第一轉子組包含相配合的第一公轉子及第一母轉子，第二轉子組包含相配合的第二公轉子及第二母轉子，第一公轉子與第二公轉子共軸連接；中間壓力流道連通於第一增壓室的高壓側與第二增壓室的低壓側之間；吸氣口和排氣口設置於機殼，吸氣口連通於第一增壓室的低壓側，排氣口連通於第二增壓室的高壓側；其中，第一增壓室沿第一轉子組的軸向的增壓方向與第二增壓室沿軸向的增壓方向相反。
根據本發明的其中一個實施方式，第一公轉子與第二公轉子的螺旋方向相反。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室與第二增壓室沿軸向間隔佈置，而形成一中間氣室於第一增壓室與第二增壓室之間；其中，第一公轉子與第二公轉子經由連軸結構共軸連接，連軸結構位於中間氣室內。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室具有對應中間氣室的腔壁，第一公轉子的第一轉軸一端穿過腔壁進入中間氣室；第二增壓室具有對應中間氣室的軸承孔肋，第二公轉子的第二轉軸一端穿過軸承孔肋進入中間氣室；其中，第一轉軸與第二轉軸藉由連軸結構共軸連接。
根據本發明的其中一個實施方式，腔壁開設有第一軸孔，第一轉軸穿設於第一軸孔，第一轉軸與第一軸孔之間設置有至少一密封元件。以及/或，軸承孔肋開設有第二軸孔，第二轉軸穿設於第二軸孔，第二轉軸與第二軸孔之間設置有至少一密封元件。
根據本發明的其中一個實施方式，中間壓力流道設置於機殼內，中間壓力流道包含第一流道、第二流道以及第三流道；第一流道沿第一轉子組的徑向延伸且一端連通於第一增壓室的高壓側；第二流道沿徑向延伸且一端連通於第二增壓室的低壓側；第三流道沿軸向延伸且連通於第一流道另一端與第二流道另一端之間。
根據本發明的其中一個實施方式，第三流道並列設置於第一增壓室的下方，第三流道的長軸平行於軸向。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室的靠近第二增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側；第二增壓室的靠近第一增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側；其中，中間壓力流道在軸向上的延伸長度，大於或者等於第一增壓室與中間氣室在軸向上的長度之和。以及/或，第一增壓室的遠離第二增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側；第二增壓室的遠離第一增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側；其中，中間壓力流道在軸向上的延伸長度，大於或者等於第二增壓室與中間氣室在軸向上的長度之和。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室的高壓側設置第一排氣口，中間壓力流道經由第一排氣口連通於第一增壓室的高壓側，第一公轉子的軸線與第一母轉子的軸線共同界定一參考平面；其中，吸氣口與第一排氣口分別位於參考平面的兩側。
根據本發明的其中一個實施方式，參考平面為水平面，吸氣口連通於第一增壓室的頂部，第一排氣口連通於第一增壓室的底部。
根據本發明的其中一個實施方式，第一公轉子的第一轉軸的遠離第二增壓室的一端，經由機殼的一端伸出，並與一驅動機構傳動連接。其中，機殼的該端開設有第三軸孔，第一轉軸穿設於第三軸孔，第一轉軸與第三軸孔之間設置有至少一密封元件。以及/或，機殼的該端設置有鎖附托架，驅動機構設置於鎖附托架而與第一轉軸的位置相對應。
根據本發明的其中一個實施方式，吸氣口具有至少一個吸氣通道，吸氣通道的其中一個連通於第一增壓室的低壓側；中間壓力流道設置有換向閥，換向閥的進氣閥口連通於第一增壓室的高壓側，換向閥的一個排氣閥口連通於第二增壓腔室的低壓側；其中，換向閥連通第一增壓室與中間壓力流道，以使氣流依序流經第一增壓室和第二增壓室，而被依序增壓。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室的高壓側與換向閥之間可以藉由過渡流道連通，第二增壓室的高壓側連通第二排氣流道，換向閥與第二排氣流道之間可以藉由第一排氣流道連通；其中，過渡流道、第一排氣流道及第二排氣流道設置於機殼外。
根據本發明的其中一個實施方式，吸氣通道包含第一吸氣通道和第二吸氣通道，第一吸氣通道連通於第一增壓室的低壓側，第二吸氣通道連通於第二增壓室的低壓側；第二吸氣通道與第二增壓室之間設置有止回閥；其中，雙級螺旋式壓縮機被配置為在單級模式和雙級模式之間轉換；單級模式下，止回閥開啟，換向閥連通另一個排氣閥口與第一增壓室，以使氣流分別流經第一增壓室和第二增壓室，而分別被獨立增壓；雙級模式下，止回閥關閉，換向閥連通第一增壓室與中間壓力流道，以使氣流依序流經第一增壓室和第二增壓室，而被依序增壓。
根據本發明的其中一個實施方式，第一增壓室與第二增壓室沿軸向間隔佈置，而形成一中間氣室於第一增壓室與第二增壓室之間；其中，第二吸氣通道連通於中間氣室，並藉由中間氣室連通於第二增壓室。
根據本發明的其中一個實施方式，止回閥設置於第二吸氣通道與中間氣室的連接處。
根據本發明的其中一個實施方式，第一吸氣通道的截面積和第二吸氣通道的截面積的比值，與第一增壓室和第二增壓室的容積的比值為正相關。
根據本發明的其中一個實施方式，第一吸氣通道的截面積和第二吸氣通道的截面積的比值，與第一增壓室和第二增壓室的至少一排氣配管管徑的比值為正相關。
由上述技術方案可知，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的優點和積極效果在於：
本發明提出的雙級螺旋式壓縮機，兩組轉子組的公轉子的螺旋方向相反，從而使得兩段增壓室內的沿軸線的增壓方向相反。因此，中間壓力流道設置在機殼內並連通在第一增壓室的高壓側與第二增壓室的低壓側，有利於縮短兩段增壓室之間的間隔距離，從而縮短中間氣室的尺寸。在此基礎上，本發明將兩組轉子組的公轉子的連軸結構設計在中間氣室，即設備的連軸位置位於中壓區域，即介於低壓區域與高壓區域之間，能夠滿足低溫運行製冷劑進入製冷系統內，且壓力與外界壓力近似，使洩漏問題能夠有效改善。
體現本發明特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是作說明之用，而非用以限制本發明。
在對本發明的不同示例性實施方式的下面描述中，參照附圖進行，附圖形成本發明的一部分，並且其中以示例方式顯示了可實現本發明的多個方面的不同示例性結構、系統和步驟。應理解的是，可以使用部件、結構、示例性裝置、系統和步驟的其他特定方案，並且可在不偏離本發明範圍的情況下進行結構和功能性修改。而且，雖然本說明書中可使用術語“之上”、“之間”、“之內”等來描述本發明的不同示例性特徵和元件，但是這些術語用於本文中僅出於方便，例如根據附圖中的示例的方向。本說明書中的任何內容都不應理解為需要結構的特定三維方向才落入本發明的範圍內。
參閱圖1，其代表性地表示了本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的機殼的軸向剖視圖。在該示例性實施方式中，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機是以應用於冷凍壓縮機為例進行說明的。本領域技術人員容易理解的是，為將本發明的相關設計應用於其他類型的壓縮機或其他設備中，而對下述的具體實施方式做出多種改型、添加、替代、刪除或其他變化，這些變化仍在本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的原理的範圍內。
如圖1所示，在本實施方式中，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機包含機殼100、第一增壓室110和第二增壓室120、第一轉子組S1和第二轉子組S2、中間壓力流道130以及吸氣口140和排氣口150。配合參閱圖2至圖5，圖2中代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機的側視剖視圖；圖3中代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機的俯視剖視圖；圖4中代表性地表示了第一公轉子210和第一母轉子230的配合示意圖；圖5中代表性地表示了第二公轉子220和第二母轉子240的配合示意圖。以下將結合上述附圖，對本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的各主要組成部分的結構、連接方式和功能關係進行詳細說明。
如圖1至圖3所示，在本實施方式中，第一增壓室110和第二增壓室120設置於機殼100內。第一轉子組S1設置於第一增壓室110內，第一轉子組S1包含相配合的第一公轉子210及第一母轉子230。第二轉子組S2設置於第二增壓室120內，第二轉子組S2包含相配合的第二公轉子220及第二母轉子240。第一公轉子210與第二公轉子220共軸連接；中間壓力流道130連通於第一增壓室110的高壓側與第二增壓室120的低壓側之間，中間壓力流道130可以設置於機殼100內，或者位於機殼100外部。吸氣口140設置於機殼100，吸氣口140連通於第一增壓室110的低壓側。排氣口150設置於機殼100，排氣口150連通於第二增壓室120的高壓側。其中，第一公轉子210與第二公轉子220的螺旋方向相反（如圖2和圖3所示），而使第一增壓室110沿第一轉子組S1的軸向的增壓方向，與第二增壓室120沿上述軸向的增壓方向相反。藉由上述設計，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機，有利於縮短兩段增壓室之間的間隔距離，從而縮短中間氣室170的尺寸。在此基礎上，本發明將兩組轉子組的公轉子的連軸結構171設計在中間氣室170，即設備的連軸位置位於中壓區域B，即介於低壓區域A與高壓區域C之間，能夠滿足低溫運行製冷劑進入製冷系統內，且壓力與外界壓力近似，使洩漏問題能夠有效改善。
需說明的是，如圖2和圖3所示，在本實施方式中，是以第一增壓室110在上述軸向上位於第二增壓室120的前側定義兩者的位置關係，並且是以第一增壓室110沿上述軸向的增壓方向為由後向前、第二增壓室120沿上述軸向的增壓方向為由前向後為例進行說明。即，第一增壓室110的低壓側和高壓側分別為沿上述軸向的後側和前側，第二增壓室120的低壓側和高壓側分別為沿上述軸向的前側和後側。在其他實施方式中，基於第一公轉子210與第二公轉子220的螺旋方向相反的設計，第一增壓室110沿上述軸向的增壓方向亦可為由前向後，且第二增壓室120沿上述軸向的增壓方向亦可為由後向前，均不以本實施方式為限。
可選擇地，如圖1至圖3所示，在本實施方式中，第一增壓室110與第二增壓室120沿上述軸向間隔佈置，從而形成一中間氣室170於第一增壓室110與第二增壓室120之間。在此基礎上，第一公轉子210與第二公轉子220可以經由連軸結構171共軸連接，該連軸結構171位於中間氣室170內，即該連軸結構171位於低壓區域A與高壓區域C之間的中壓區域B。在其他實施方式中，亦可不設置中間氣室170，使得第一增壓室110與第二增壓室120沿上述軸向相鄰佈置，因此，能夠進一步縮短兩段增壓室之間的間隔距離。
進一步地，如圖1至圖3所示，基於第一增壓室110與第二增壓室120沿上述軸向間隔佈置的設計，在本實施方式中，第一增壓室110具有對應中間氣室170的腔壁W1，第一公轉子210的第一轉軸211一端穿過該腔壁W1進入中間氣室170。類似地，第二增壓室120具有對應中間氣室170的軸承孔肋W2，第二公轉子220的第二轉軸221一端穿過該軸承孔肋W2進入中間氣室170。在此基礎上，第一轉軸211與第二轉軸221在中間氣室170中藉由連軸結構171共軸連接。
進一步地，基於第一轉軸211穿過腔壁W1的設計，在本實施方式中，腔壁W1開設有第一軸孔O1，第一轉軸211穿設於第一軸孔O1。在此基礎上，第一轉軸211與第一軸孔O1之間設置有至少一密封元件160。即，第一軸孔O1被第一轉軸211與密封元件160密封，從而保證第一增壓室110於第一軸孔O1處的密封。
進一步地，軸承孔肋W2設置於第二增壓室120的一側，其中，軸承孔肋W2為放置第二轉軸221軸承的支撐肋，並非一個封閉面。基於第二轉軸221穿過軸承孔肋W2的設計，在本實施方式中，軸承孔肋W2開設有第二軸孔O2，第二轉軸221穿設於第二軸孔O2。在此基礎上，亦可使第二轉軸221與第二軸孔O2之間設置有至少一密封元件160。即，第二軸孔O2被第二轉軸221與密封元件160密封，從而保證第二增壓室120於第二軸孔O2處的密封。
基於設計需求，密封元件160可設置於第一轉軸211與第一軸孔O1之間；以及/或，設置於第二轉軸221與第二軸孔O2之間，從而保證密封元件160使第一增壓室110及第二增壓室120不直接互通。
進一步地，基於第一轉軸211與第二轉軸221藉由連軸結構171共軸連接的設計，在本實施方式中，連軸結構171包含聯軸器。在其他實施方式中，連軸結構171亦可包含其他結構，例如同步齒輪組等，並不以本實施方式為限。
可選擇地，如圖1和圖2所示，在本實施方式中，中間壓力流道130設置於機殼100內，且中間壓力流道130包含第一流道131、第二流道132以及第三流道133。具體而言，第一流道131大致沿第一轉子組S1的徑向延伸，第一流道131的一端連通於第一增壓室110的高壓側。第二流道132大致沿上述徑向延伸，第二流道132的一端連通於第二增壓室120的低壓側。第三流道133大致沿上述軸向延伸，第三流道133連通於第一流道131的另一端與第二流道132的另一端之間。其中，中間壓力流道130與中間氣室170皆位於中壓區域B，且中間氣室170可為第二增壓室120的吸氣側。
進一步地，如圖1和圖2所示，基於中間壓力流道130包含第一流道131、第二流道132以及第三流道133的設計，在本實施方式中，第三流道133可以並列設置於第一增壓室110的下方，且第三流道133的長軸可以平行於上述軸向。
可選擇地，如圖2所示，在本實施方式中，以第一增壓室110的增壓方向為由後向前，且第二增壓室120的增壓方向為由前向後為例，即，當第一增壓室110的靠近第二增壓室120的一端（即後端）為低壓側，另一端（即前端）為高壓側，且第二增壓室120的靠近第一增壓室110的一端（即前端）為低壓側，另一端（即後端）為高壓側時，在此基礎上，中間壓力流道130在上述軸向上的延伸長度，大致等於或者略大於第一增壓室110與中間氣室170在上述軸向上的長度之和。藉由上述設計，本發明能夠在保證中間壓力流道130的長度滿足設計需求的同時，進一步縮小中間氣室170。在其他實施方式中，根據第一增壓室110與第二增壓室120的佈置方式和各自的增壓方向，中間壓力流道130亦可為其他長度。例如，以第一增壓室110的增壓方向為由前向後，且第二增壓室120的增壓方向為由後向前為例，即，當第一增壓室110的靠近第二增壓室120的一端（即後端）為高壓側，另一端（即前端）為低壓側，且第二增壓室120的靠近第一增壓室110的一端（即前端）為高壓側，另一端（即後端）為低壓側時，在此基礎上，中間壓力流道130在上述軸向上的延伸長度，亦大致等於或者略大於第二增壓室120與中間氣室170在上述軸向上的長度之和。
可選擇地，如圖1和圖2所示，在本實施方式中，第一增壓室110的高壓側設置第一排氣口111，中間壓力流道130經由該第一排氣口111連通於第一增壓室110的高壓側。第一公轉子210的軸線與第一母轉子230的軸線共同界定一參考平面（如圖3所示的剖面）。在此基礎上，吸氣口140與第一排氣口111分別位於該參考平面的兩側。
進一步地，基於吸氣口140與第一排氣口111分別位於參考平面的兩側的設計，在本實施方式中，是以參考平面為水平面為例進行說明，即，第一公轉子210和第一母轉子230均採用水平佈置方式，且兩者的設置高度大致相等。在此基礎上，吸氣口140連通於第一增壓室110的頂部，第一排氣口111連通於第一增壓室110的底部。
可選擇地，如圖1和圖2所示，在本實施方式中，第二增壓室120的低壓側設置第二吸氣口121，中間壓力流道130經由該第二吸氣口121連通於第二增壓室120的低壓側。第二公轉子220的軸線與第二母轉子240的軸線共同界定一參考平面（如圖3所示的剖面）。在此基礎上，排氣口150與第二吸氣口121分別位於該參考平面的同側。
進一步地，基於排氣口150與第二吸氣口121分別位於該參考平面的同側的設計，在本實施方式中，是以參考平面為水平面為例進行說明，即，第二公轉子220和第二母轉子240均採用水平佈置方式，且兩者的設置高度大致相等。在此基礎上，第二吸氣口121連通於第二增壓室120的底部，排氣口150連通於第二增壓室120的底部。
可選擇地，如圖1至圖3所示，在本實施方式中，第一公轉子210的第一轉軸211的遠離第二增壓室120的一端（例如前端），經由機殼100的一端（例如前端）伸出，並與一驅動機構傳動連接。即，在本實施方式中，第一公轉子210的第一轉軸211是作為整個設備的兩組轉子組的傳動軸。在此基礎上，驅動機構驅動第一公轉子210旋轉，第一母轉子230藉由與第一公轉子210的配合被帶動旋轉，第二公轉子220藉由與第一公轉子210的共軸連接被帶動旋轉，第二母轉子240藉由與第二公轉子220的配合被帶動旋轉。
進一步地，基於第一轉軸211伸出於機殼100一端的設計，在本實施方式中，機殼100的該端開設有第三軸孔O3，第一轉軸211穿設於第三軸孔O3。在此基礎上，第一轉軸211與第三軸孔O3之間設置有至少一密封元件160。
進一步地，基於第一轉軸211伸出於機殼100一端的設計，在本實施方式中，機殼100的該端設置有鎖附托架180。在此基礎上，驅動機構設置於該鎖附托架180而與第一轉軸211的位置相對應，緩解外置的驅動電機的對心問題。
基於上述對本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的一示例性實施方式的詳細說明，以下將結合圖6至圖11，對本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的另一示例性實施方式進行詳細說明。
如圖6所示，其代表性地表示了本實施方式中的雙級螺旋式壓縮機的機殼的剖視圖。配合參閱圖7至圖11，圖7中代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機的局部示意圖，具體表示了吸氣口的結構；圖8和圖9中分別代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機的局部剖視圖，具體表示了中間氣室的結構；圖10中代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機在單級模式下的氣流流向示意圖；圖11中代表性地表示了雙級螺旋式壓縮機在雙級模式下的氣流流向示意圖。以下將結合上述附圖，對本實施方式中區別於上述第一實施方式的技術內容進行詳細說明。
如圖2、圖6及圖11所示，在一實施方式中，吸氣口140具有至少一吸氣通道，吸氣通道之其中一者連通於第一增壓室110的低壓側，中間壓力流道130設置有換向閥320，換向閥320的進氣閥口連通於第一增壓室110的高壓側，換向閥320的一個排氣閥口連通於第二增壓腔室120的低壓側，也就是連通於第二增壓腔室120的吸氣側。其中，換向閥320連通第一增壓室110與中間壓力流道130，以使氣流依序流經第一增壓室110和第二增壓室120，而被依序增壓。其中，吸氣通道數量可為一個或一個以上，且第一增壓室110和中間壓力流道130之間，以及中間壓力流道130和第二增壓室120之間，可藉由機殼100內部流道（如圖2所示）或機殼100外部管路（如圖11所示）連通。
接著，如圖6至圖10所示，在另一實施方式中，吸氣口140可以具有兩個吸氣通道，例如第一吸氣通道141和第二吸氣通道142，第一吸氣通道141連通於第一增壓室110的低壓側，第二吸氣通道142連通於第二增壓室120的低壓側（例如第二吸氣口121）。中間壓力流道130設置有換向閥320，換向閥320的進氣閥口連通於第一增壓室110的高壓側（例如第一排氣口111），換向閥320的另一個排氣閥口連通於第二增壓腔室120的高壓側，也就是連通於第二增壓腔室120的排氣管路（例如第二排氣流道313），使第一增壓室110與第二增壓腔室120的高壓氣流共管排氣。第二吸氣通道142與第二增壓室120之間設置有止回閥330。
基於上述設計，在本實施方式中，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機能夠在單級模式和雙級模式之間轉換。
具體而言，在單級模式下，止回閥330開啟，換向閥320連通另一個排氣閥口與第一增壓室110，以使氣流分別流經第一增壓室110和第二增壓室120，而分別被獨立增壓。即，單級模式下，氣流的流通路徑大致為：吸氣口140（第一吸氣通道141）→第一增壓室110→過渡流道311（可以連接在第一增壓室110的高壓側的第一排氣口111與換向閥320之間）→換向閥320→第一排氣流道312，同時，吸氣口140（第二吸氣通道142）→止回閥330→第二增壓室120（或者經由中間氣室170再進入第二增壓室120）→第二排氣流道313。
此外，在雙級模式下，止回閥330關閉，換向閥320連通第一增壓室110與中間壓力流道130，以使氣流依序流經第一增壓室110和第二增壓室120，而被依序增壓。該模式下的氣流流通路徑與上述第一實施方式中的氣流流通路徑大致相同，大致為：吸氣口140（第一吸氣通道141）→第一增壓室110→過渡流道311→換向閥320→中間壓力流道130→第二增壓室120（或者經由中間氣室170再進入第二增壓室120）→第二排氣流道313。
藉由上述設計，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機，當低溫時熱負荷大，可以啟動兩副螺桿同時運行（即採用單級模式），變位量為高壓段加低壓段，當吸氣時止回閥330開啟則兩副螺桿（轉子）同時吸氣。當切換為雙級模式，則止回閥330關閉（具體關閉第二增壓室120的低壓側一側通道，即第二吸氣通道142一側通道），並將第一增壓室110的排氣導回至第二增壓室120，以此使壓縮機作為單機雙級壓縮機。因此，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機能夠分別實現單級和雙級的壓縮模式，並能夠在單級模式與雙級模式之間靈活切換。因此，當壓差較大時，可以利用多段壓縮的方式減少洩漏，提高低溫運行容積效率。
可選擇地，如圖6、圖10和圖11所示，在本實施方式中，第一增壓室110與第二增壓室120可以沿上述軸向間隔佈置，而在第一增壓室110與第二增壓室120之間形成中間氣室170。在此基礎上，第二吸氣通道142可以連通於中間氣室170，並藉由中間氣室170連通於第二增壓室120。
進一步地，如圖6、圖10和圖11所示，基於中間氣室170的設計，在本實施方式中，止回閥330可以設置於第二吸氣通道142與中間氣室170的連接處，例如中間氣室170的與第二吸氣通道142相鄰的一側腔壁W1上。
可選擇地，如圖10和圖11所示，在本實施方式中，第一增壓室110的高壓側的第一排氣口111與換向閥320之間可以藉由過渡流道311連通，第二增壓室120的高壓側的排氣口150連通第二排氣流道313，換向閥320與第二排氣流道313之間可以藉由第一排氣流道312連通。其中，該過渡流道311、該第一排氣流道312及該第二排氣流道313可以為獨立於機殼100以外的獨立結構，並可以藉由可拆裝的方式連接於機殼100，亦可與機殼100相分離，還可採用機殼100的部分結構形成或者容納，並不以本實施方式為限。
可選擇地，如圖8和圖9所示，在本實施方式中，止回閥330可以利用壓差方式進行封閉，或者採用供油電磁閥等控制方式。藉由上述設計，當各段排氣時，止回閥330受彈性件的彈性回復力而呈現開啟狀態，保證第一轉子組S1和第二轉子組S2單獨吸氣壓縮，並單獨排氣至各自增壓室的排氣口。當第一排氣口111藉由換向閥320將排氣導向第二段時，第二段壓力將從原本吸氣壓力變換為中間壓力，中間壓力克服低壓壓力及止回閥330的彈性件的彈性力，使得止回閥330呈現封閉狀態。
可選擇地，如圖7所示，基於第一公轉子210的外徑（即螺桿規格）大於第二公轉子220的外徑的設計，在本實施方式中，第一吸氣通道141的截面積（即氣流流通面積）可以大於第二吸氣通道142的截面積，也就是第一轉子組S1的吸氣容積大於第二轉子組S2的吸氣容積，此時第一吸氣通道141的截面積大於第二吸氣通道142的截面積。在其他實施方式中，當第一轉子組S1的吸氣容積小於第二轉子組S2的吸氣容積時，第一吸氣通道141的截面積亦可小於第二吸氣通道142的截面積。換言之，第一吸氣通道141的截面積和第二吸氣通道142的截面積的比值，可以較佳地與第一增壓室110的容積和第二增壓室120的容積的比值為正相關。其中，所謂“正相關”，可以理解為第一吸氣通道141的截面積與第二吸氣通道142的截面積的比值，是與第一增壓室110的容積與第二增壓室120的容積的比值相匹配。例如，當第一增壓室110的容積大於第二增壓室120的容積時，第一吸氣通道141的截面積可以大於第二吸氣通道142的截面積，且上述容積與截面積之間的正相關的比值可以為等比例的關係，亦可為線性比例的關係，或者為非線性比例的關係，均不以本實施方式為限。另外，第一吸氣通道141的截面積與第二吸氣通道142的截面積的具體比值，還需滿足相應增壓室的排氣配管管徑以及流速需要。
進一步地，基於第一吸氣通道141的截面積和第二吸氣通道142的截面積的比值，與第一公轉子210的外徑和第二公轉子220的外徑的比值為正相關的設計，上述正相關的關係可以進一步為等比例的關係。
舉例而言，低壓段（即第一轉子組S1和第一增壓室110等結構構成的增壓部分）的變位量為300m³/hr，高壓段（即第二轉子組S2和第二增壓室120等結構構成的增壓部分）的變位量為100m³/hr，則第一吸氣通道141的截面積可以為第二吸氣通道142的截面積的約3倍。另外，基於上述舉例，該雙級螺旋式壓縮機的兩級螺桿組件的變位量為400m³/hr。
進一步地，第一吸氣通道141的截面積和第二吸氣通道142的截面積的比值，與第一增壓室110和第二增壓室120的至少一排氣配管管徑的比值可以為正相關的關係。其中，各增壓室相對應的排氣配管可分別為過渡流道311、第二排氣流道313。
另外，為驗證本實施方式中的上述設計的部分功效，申請人利用本發明的模型進行了相關冷量測算試驗。例如：在單級模式下，低壓段的變位量為655m³/hr，高壓段的變位量為250m³/hr，在-30℃以上為50%運行，以初始庫溫-10/38℃為例，100%運行時冷量為445kW，50%運行時冷量為223kW。相應地，在雙級模式下，可變段（即包含上述低壓段和高壓段，且兩段採用串接）的變位量為655m³/hr +250m³/hr =905m³/hr，以初始庫溫-10/38℃為例，50%運行時冷量為553kW，則冷量提升553 kW /223 kW≈2.48倍。
在此應注意，附圖中表示而且在本說明書中描述的雙級螺旋式壓縮機僅僅是能夠採用本發明原理的許多種雙級螺旋式壓縮機中的幾個示例。應當清楚地理解，本發明的原理絕非僅限於附圖中表示或本說明書中描述的雙級螺旋式壓縮機的任何細節或任何部件。
綜上，本發明提出的雙級螺旋式壓縮機，兩組轉子組的公轉子的螺旋方向相反，從而使得兩個增壓室內的沿軸線的增壓方向相反。因此，中間壓力流道設置在機殼內並連通在第一增壓室的高壓側與第二增壓室的低壓側，有利於縮短兩個增壓室之間的間隔距離，從而縮短中間氣室的尺寸。在此基礎上，本發明將兩組轉子組的公轉子的連軸結構設計在中間氣室，即設備的連軸位置位於中壓區域，即介於低壓區域與高壓區域之間，能夠滿足低溫運行製冷劑進入製冷系統內，且壓力與外界壓力近似，使洩漏問題能夠有效改善。
以上詳細地描述以及/或圖示了本發明提出的雙級螺旋式壓縮機的示例性實施方式。但本發明的實施方式不限於這裡所描述的特定實施方式，相反，每個實施方式的組成部分以及/或步驟可與這裡所描述的其它組成部分以及/或步驟獨立和分開使用。一個實施方式的每個組成部分以及/或每個步驟也可與其它實施方式的其它組成部分以及/或步驟結合使用。在介紹這裡所描述以及/或圖示的要素/組成部分/等時，用語“一個”、“一”和“上述”等用以表示存在一個或多個要素/組成部分/等。術語“包含”、“包括”和“具有”用以表示開放式的包括在內的意思並且是指除了列出的要素/組成部分/等之外還可存在另外的要素/組成部分/等。此外，權利要求書及說明書中的術語“第一”和“第二”等僅作為標記使用，不是對其對象的數字限制。
雖然已根據不同的特定實施例對本發明提出的雙級螺旋式壓縮機進行了描述，但本領域技術人員將會認識到可在權利要求的精神和範圍內對本發明的實施進行改動。
100:機殼
110:第一增壓室
111:第一排氣口
120:第二增壓室
121:第二吸氣口
130:中間壓力流道
131:第一流道
132:第二流道
133:第三流道
140:吸氣口
141:第一吸氣通道
142:第二吸氣通道
150:排氣口
160:密封元件
170:中間氣室
171:連軸結構
180:鎖附托架
210:第一公轉子
211:第一轉軸
220:第二公轉子
221:第二轉軸
230:第一母轉子
240:第二母轉子
311:過渡流道
312:第一排氣流道
313:第二排氣流道
320:換向閥
330:止回閥
A:低壓區域
B:中壓區域
C:高壓區域
O1:第一軸孔
O2:第二軸孔
O3:第三軸孔
S1:第一轉子組
S2:第二轉子組
W1:腔壁
W2:軸承孔肋
藉由結合附圖考慮以下對本發明的較佳實施方式的詳細說明，本發明的各種目標、特徵和優點將變得更加顯而易見。附圖僅為本發明的示範性圖解，並非一定是按比例繪製。在附圖中，同樣的附圖標記始終表示相同或類似的部件。其中：
圖1是根據一示例性實施方式表示的一種雙級螺旋式壓縮機的機殼的剖視圖；
圖2是圖1表示的雙級螺旋式壓縮機的側視剖視圖；
圖3是圖1表示的雙級螺旋式壓縮機的俯視剖視圖；
圖4是圖1表示的雙級螺旋式壓縮機的第一公轉子和第一母轉子的配合示意圖；
圖5是圖1表示的雙級螺旋式壓縮機的第二公轉子和第二母轉子的配合示意圖；
圖6是根據另一示例性實施方式表示的一種雙級螺旋式壓縮機的機殼的剖視圖；
圖7是圖6表示的雙級螺旋式壓縮機的局部示意圖；
圖8和圖9分別是圖6表示的雙級螺旋式壓縮機的局部剖視圖；
圖10是圖6表示的雙級螺旋式壓縮機在單級模式下的氣流流向示意圖；
圖11是圖6表示的雙級螺旋式壓縮機在雙級模式下的氣流流向示意圖。
100:機殼
110:第一增壓室
111:第一排氣口
120:第二增壓室
130:中間壓力流道
140:吸氣口
150:排氣口
170:中間氣室
180:鎖附托架
A:低壓區域
B:中壓區域
C:高壓區域
Claims (14)
- 一種雙級螺旋式壓縮機，包括：一機殼；一第一增壓室和一第二增壓室，設置於該機殼內；一第一轉子組和一第二轉子組，分別設置於該第一增壓室和該第二增壓室，該第一轉子組包含相配合的一第一公轉子及一第一母轉子，該第二轉子組包含相配合的一第二公轉子及一第二母轉子，該第一公轉子與該第二公轉子共軸連接；一中間壓力流道，連通於該第一增壓室的高壓側與該第二增壓室的低壓側之間；以及一吸氣口和一排氣口，設置於該機殼，該吸氣口連通於該第一增壓室的低壓側，該排氣口連通於該第二增壓室的高壓側；其中，該第一增壓室沿該第一轉子組的軸向的增壓方向與該第二增壓室沿該軸向的增壓方向相反；該第一增壓室與該第二增壓室沿該軸向間隔佈置，而形成一中間氣室於該第一增壓室與該第二增壓室之間；其中，該第一公轉子與該第二公轉子經由連軸結構共軸連接，該連軸結構位於該中間氣室內；該第一增壓室具有對應該中間氣室的一腔壁，該第一公轉子的一第一轉軸一端穿過該腔壁進入該中間氣室；該第二增壓室具有對應該中間氣室的一軸承孔肋，該第二公轉子的一第二轉軸一端穿過該軸承孔肋進入該中間氣室；其中，該第一轉軸與該第二轉軸藉由該連軸結構共軸連接；該腔壁開設有一第一軸孔，該第一轉軸穿設於該第一軸孔，該第一轉軸與該第一軸孔之間設置有至少一密封元件；以及/或，該軸承孔肋開設有一第二軸孔，該第二轉軸穿設於該第二軸孔，該第二轉軸與該第二軸孔之間設置有至少 一密封元件。
- 如請求項1所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一公轉子與該第二公轉子的螺旋方向相反。
- 如請求項1所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該中間壓力流道設置於該機殼內，該中間壓力流道包含：一第一流道，沿該第一轉子組的徑向延伸且一端連通於該第一增壓室的高壓側；一第二流道，沿該徑向延伸且一端連通於該第二增壓室的低壓側；以及一第三流道，沿該軸向延伸且連通於該第一流道另一端與該第二流道另一端之間。
- 如請求項3所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第三流道並列設置於該第一增壓室的下方，該第三流道的長軸平行於該軸向。
- 如請求項1所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一增壓室的靠近該第二增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側，該第二增壓室的靠近該第一增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側，其中，該中間壓力流道在軸向上的延伸長度，大於或者等於該第一增壓室與該中間氣室在軸向上的長度之和；或者，該第一增壓室的遠離該第二增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側，該第二增壓室的遠離該第一增壓室的一端為低壓側，另一端為高壓側，其中，該中間壓力流道在軸向上的延伸長度，大於或者等於該第二增壓室與該中間氣室在軸向上的長度之和。
- 如請求項1所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一增壓室的高壓側設置一第一排氣口，該中間壓力流道經由該第一排氣口連通於該第一增壓室的高壓側，該第一公轉子的軸線與該第一母轉子的軸線共同界定一參考平面；其中，該吸氣口與該第一排氣口分別位於該參考平面的兩側。
- 如請求項6所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該參考平面為水平面，該吸氣口連通於該第一增壓室的頂部，該第一排氣口連通於該第一增壓室的底部。
- 如請求項1所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一公轉子的該第一轉軸的遠離該第二增壓室的一端，經由該機殼的一端伸出，並與一驅動機構傳動連接；其中，該機殼的該端開設有一第三軸孔，該第一轉軸穿設於該第三軸孔，該第一轉軸與該第三軸孔之間設置有至少一密封元件；以及/或該機殼的該端設置有一鎖附托架，該驅動機構設置於該鎖附托架而與該第一轉軸的位置相對應。
- 一種雙級螺旋式壓縮機，包括：一機殼；一第一增壓室和一第二增壓室，設置於該機殼內；一第一轉子組和一第二轉子組，分別設置於該第一增壓室和該第二增壓室，該第一轉子組包含相配合的一第一公轉子及一第一母轉子，該第二轉子組包含相配合的一第二公轉子及一第二母轉子，該第一公轉子與該第二公轉子共軸連接；一中間壓力流道，連通於該第一增壓室的高壓側與該第二增壓室的低壓側之間；以及一吸氣口和一排氣口，設置於該機殼，該吸氣口連通於該第一增壓室的低壓側，該排氣口連通於該第二增壓室的高壓側；其中，該第一增壓室沿該第一轉子組的軸向的增壓方向與該第二增壓室沿該軸向的增壓方向相反； 該吸氣口具有至少一個吸氣通道，該吸氣通道的其中一個連通於該第一增壓室的低壓側；該中間壓力流道設置有一換向閥，該換向閥的一進氣閥口連通於該第一增壓室的高壓側，該換向閥的一個排氣閥口連通於該第二增壓腔室的低壓側；其中，該換向閥連通該第一增壓室與該中間壓力流道，以使氣流依序流經該第一增壓室和該第二增壓室，而被依序增壓；該吸氣通道包含一第一吸氣通道和一第二吸氣通道，該第一吸氣通道連通於該第一增壓室的低壓側，該第二吸氣通道連通於該第二增壓室的低壓側；該第二吸氣通道與該第二增壓室之間設置有一止回閥；其中，該雙級螺旋式壓縮機被配置為在單級模式和雙級模式之間轉換；單級模式下，該止回閥開啟，該換向閥連通另一個排氣閥口與該第一增壓室，以使氣流分別流經該第一增壓室和該第二增壓室，而分別被獨立增壓；雙級模式下，該止回閥關閉，該換向閥連通該第一增壓室與該中間壓力流道，以使氣流依序流經該第一增壓室和該第二增壓室，而被依序增壓。
- 如請求項9所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一增壓室的該高壓側與該換向閥之間可以藉由一過渡流道連通，該第二增壓室的該高壓側連通一第二排氣流道，該換向閥與該第二排氣流道之間可以藉由一第一排氣流道連通；其中，該過渡流道、該第一排氣流道及該第二排氣流道設置於該機殼外。
- 如請求項9所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一增壓室與該第二增壓室沿軸向間隔佈置，而形成一中間氣室於該第一增壓室與該第二增壓室之間；其中，該第二吸氣通道連通於該中間氣室，並藉由該中間氣室連通於該第二增壓室。
- 如請求項11所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該止回閥設置 於該第二吸氣通道與該中間氣室的連接處。
- 如請求項9所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一吸氣通道的截面積和該第二吸氣通道的截面積的比值，與該第一增壓室和該第二增壓室的容積的比值為正相關。
- 如請求項9所述的雙級螺旋式壓縮機，其中，該第一吸氣通道的截面積和該第二吸氣通道的截面積的比值，與該第一增壓室和該第二增壓室的至少一排氣配管管徑的比值為正相關。
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