壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置。該壓縮機系統(tǒng)中,將平衡配重部分和油氣分離部分巧妙結(jié)合,即將上平衡配重塊的旋轉(zhuǎn)帶動周圍氣流運動形成渦旋氣流,該渦旋氣流用于分離冷媒高壓氣體中的潤滑油,從而在平衡配重的同時,提高了油氣分離效果,并提高了壓縮機的效率和可靠性。
【專利說明】
壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及壓縮機技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 壓縮機(Compressor)是一種將低壓流體提升為高壓流體的從動流體機械,是制 冷系統(tǒng)的心臟。它從吸氣管吸入低壓的制冷劑氣體,通過電機運轉(zhuǎn)帶動活塞對其進(jìn)行壓縮 后,向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體,為制冷循環(huán)提供動力。偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機為現(xiàn)有 壓縮機的一種,其具有結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)等優(yōu)點,在壓縮機領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。
[0003] 在構(gòu)成進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路的壓縮機中,為了提高壓縮機內(nèi)部的壓縮機構(gòu) 的滑動部的潤滑性,通常使用潤滑油(冷凍機油)。因此,從壓縮機排出的制冷劑中包括潤 滑油。但是,當(dāng)含有潤滑油的制冷劑流出壓縮機外部的制冷劑回路時,產(chǎn)生如下問題:壓縮 機內(nèi)部的潤滑油不足,引起滑動部潤滑不良,并且,潤滑油附著在冷凝器內(nèi)部的傳熱管,阻 礙傳熱作用。因此,為了防止含有潤滑油的制冷劑在制冷劑回路內(nèi)循環(huán),提出了各種各樣的 從壓縮機壓縮后的制冷劑中分離潤滑油并使其返回壓縮機的機構(gòu)。
[0004] 參考文獻(xiàn)1 (JP 2012-102649)提供了一種用于空調(diào)或者冰箱的壓縮機。圖1為現(xiàn) 有技術(shù)一中壓縮機的縱剖面示意圖。如圖1所示,該壓縮機包含一腔室1及置于該腔室1 中的一壓縮部件2和馬達(dá)3。其中,馬達(dá)3在腔室1的上部,壓縮部件2在腔室的下部。馬 達(dá)3通過中心軸12帶動壓縮部件2轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)對制冷劑的壓縮。在腔室1的下部,形成有 潤滑油池9用于對中心軸12的轉(zhuǎn)動進(jìn)行潤滑。
[0005] 壓縮部件2為偏心轉(zhuǎn)子式壓縮部件。為了減小偏心轉(zhuǎn)子式壓縮部件偏心所帶來 的影響,壓縮機設(shè)置了多個平衡配重-第一平衡配重71、第二平衡配重72和第三平衡配重 73。此外,在壓縮部件2的上部,具有杯狀的消音蓋40。在消音該40和壓縮部件2之間,形 成消音腔42。該消音腔42和壓縮部件2的壓縮機氣缸的上部之間,通過排出口 51a相連 通。
[0006] 對于圖1所示的壓縮機而言,其配重全部集中于壓縮部件2的上部,導(dǎo)致了壓縮機 整體上的上部和下部之間新的配重不平衡。
[0007] 參考文獻(xiàn)2 (CN201210194675)提供了一種用于壓縮機的旋轉(zhuǎn)式油氣分離器。圖2A 為現(xiàn)有技術(shù)二中旋轉(zhuǎn)式油氣分離器的立體圖。請參照圖2A,旋轉(zhuǎn)式油氣分離器包括:排氣 管1、油氣分離桶2和油氣分濾網(wǎng)3。油氣分濾網(wǎng)3設(shè)置在油氣分離桶2的腔體內(nèi)。排氣管 1設(shè)置在油氣分濾網(wǎng)3上,連接油氣分濾網(wǎng)3的兩側(cè)。
[0008] 該旋轉(zhuǎn)式油氣分離器還包括:旋轉(zhuǎn)分離裝置4。圖2B和圖2C分別為圖2A所示旋 轉(zhuǎn)式油氣分離器中旋轉(zhuǎn)分離裝置的橫截面剖視圖和立體圖。請參照圖2A、圖2B和圖2C,旋 轉(zhuǎn)分離裝置4設(shè)置在油氣分濾網(wǎng)3和油氣分離桶2的底部之間,包括:進(jìn)料口 41、出料口 42 和設(shè)置在螺旋分離裝置內(nèi)部的螺旋通道40。物料從螺旋分離裝置4的進(jìn)料口 41進(jìn)入裝置 后,從螺旋分離裝置4的外圈一直旋轉(zhuǎn)到內(nèi)圈,在旋轉(zhuǎn)分離裝置4中進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn),含油氣 體旋轉(zhuǎn)后從出料口 42排出。在旋轉(zhuǎn)分離裝置4的側(cè)面設(shè)置有多個排油孔43。此外,在旋轉(zhuǎn) 分離裝置4朝向油氣分離桶2底部的端面設(shè)置有多個端面排油孔44。在旋轉(zhuǎn)的離心力的作 用下,物料中的液體油會被由排油孔43和端面排油孔44甩到周圍,從旋轉(zhuǎn)分離裝置4側(cè)面 的排油孔甩出。其中,該物料為制冷劑和潤滑油的混合物。
[0009] 對于圖2A~圖2C所示的旋轉(zhuǎn)式油氣分離器,其能夠明顯提高壓縮機的油氣分離 效果,但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。另外,離心力由螺旋通道提供,在壓縮機排量較小的情況下,物料 旋轉(zhuǎn)的速度也較小,從而產(chǎn)生的離心力也較小,進(jìn)而物料中的潤滑油并不能被充分的分離, 會使濾油效果大打折扣。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010](一)要解決的技術(shù)問題
[0011] 鑒于上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置, 通過對平衡配重部分的巧妙設(shè)計,在提高平衡配重效果的同時,達(dá)到了增強油氣分離效果, 同時還提高了壓縮機的效率。
[0012] (二)技術(shù)方案
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種壓縮機系統(tǒng)。該壓縮機系統(tǒng)包括:筒狀外殼 100,其內(nèi)部形成一密封的容納腔室,該容納腔室的底部形成潤滑油池300 ;以及偏心轉(zhuǎn)子 壓縮機200,固定于容納腔室內(nèi),其下部浸入潤滑油池300內(nèi)的潤滑油中,包括:壓縮機上蓋 221和壓縮機下蓋222 ;壓縮機氣缸230,形成于壓縮機上蓋221和壓縮機下蓋222之間,偏 心轉(zhuǎn)子250在該壓縮機氣缸內(nèi)對工作物質(zhì)進(jìn)行壓縮;上平衡配重塊241,安裝于壓縮機氣缸 230外,壓縮機上蓋221的上方,壓縮機主軸210的外側(cè);以及油氣分離器蓋223,其穿過壓 縮機主軸210安裝于壓縮機上蓋221的上方,其與該壓縮機上蓋221合圍而成一油氣分尚 空間,上平衡配重塊241封于該油氣分離空間內(nèi),且該油氣分離空間通過開設(shè)于壓縮機上 蓋221的壓縮氣缸出口與壓縮機氣缸230相連通;且該油氣分離器蓋223的圓周上開設(shè)有 若干個潤旋氣流排出窗口。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種空調(diào),該空調(diào)應(yīng)用上述的壓縮機系統(tǒng)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的再一個方而,還提供了一種冷凍裝置,該冷凍裝置應(yīng)用上述的壓縮 機系統(tǒng)。
[0016](三)有益效果
[0017] 從上述技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置具有以 下有益效果:
[0018] (1)上平衡配重塊的旋轉(zhuǎn)帶動周圍氣流運動形成渦旋氣流,該渦旋氣流用于分離 冷媒高壓氣體中的潤滑油,渦旋氣流產(chǎn)生的離心力大,濾油效果好;
[0019] (2)上平衡配重塊和油氣分離器蓋組成渦旋氣流發(fā)生器,該渦旋氣流發(fā)生器結(jié)構(gòu) 簡單,設(shè)置方便;
[0020] (3)下平衡配重塊與潤滑油池中潤滑油通過整流盒隔開,大大減小了與潤滑油的 攪拌消耗,提高了效率;
[0021] (4)在壓縮機氣缸轉(zhuǎn)子活塞垂直于主軸的中心線的兩側(cè)對上、下平衡配重塊作距 離對稱設(shè)置,相比于僅在中心線單側(cè)的非對稱設(shè)置的平衡配重塊,當(dāng)然其平衡效果更好;
[0022] (5)針對壓縮機主軸的軸向長度較長,容易產(chǎn)生晃動進(jìn)而影響驅(qū)動馬達(dá)定子和轉(zhuǎn) 子之間間隙的問題,專門設(shè)置了軸穩(wěn)定部件,大大提高了壓縮機主軸轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性,進(jìn)而提 高了壓縮機系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)一中壓縮機的縱剖面示意圖;
[0024] 圖2A為現(xiàn)有技術(shù)二中旋轉(zhuǎn)式油氣分離器的立體圖;
[0025] 圖2B和圖2C分別為圖2A所示旋轉(zhuǎn)式油氣分離器中旋轉(zhuǎn)分離裝置的橫截面剖視 圖和立體圖;
[0026] 圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例壓縮機系統(tǒng)的縱剖面示意圖;
[0027] 圖4為如3所示壓縮機系統(tǒng)中平衡配重塊的立體圖;
[0028] 圖5A和圖5B為圖3所示壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機上部結(jié)構(gòu)在裝配前和裝配 后的立體圖;
[0029] 圖6為如3所示壓縮機系統(tǒng)中油氣分離器蓋的立體圖;
[0030] 圖7A和圖7B為圖3所示壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機下部結(jié)構(gòu)在裝配前和裝配 后的立體圖;
[0031] 圖7C為圖3所不壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機下部結(jié)構(gòu)的爆炸圖;
[0032] 圖8A為根據(jù)本發(fā)明第二實施例壓縮機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0033] 圖8B為圖8A所述壓縮機系統(tǒng)中壓縮機本體平衡配置部分的放大圖;
[0034] 圖9為圖8A所述壓縮機系統(tǒng)中壓縮機本體平衡配置部分的立體圖;
[0035] 圖10為圖8A所述壓縮機系統(tǒng)中上(下)平衡配重塊的立體圖;
[0036] 圖11為根據(jù)本發(fā)明另一實施例壓縮機系統(tǒng)中壓縮機本體平衡配置部分的放大 圖。
【具體實施方式】
[0037] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,以下結(jié)合具體實施例,并參照 附圖,對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是,在附圖或說明書描述中,相似或相同的部 分都使用相同的圖號。附圖中未繪示或描述的實現(xiàn)方式,為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員 所知的形式。另外,雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范,但應(yīng)了解,參數(shù)無需確切等 于相應(yīng)的值,而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。實施例中提到的 方向用語,例如"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"等,僅是參考附圖的方向。因此,使用的 方向用語是用來說明并非用來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038] 本發(fā)明通過將平衡配重部分和油氣分離部分巧妙結(jié)合,在平衡配重的同時,提高 了油氣分離效果,并提高了壓縮機的效率和可靠性。為了便于理解,首先將本發(fā)明各實施例 所涉及的附圖標(biāo)記列出如下:
[0039] 100-筒狀外殼;
[0040] 110-冷媒吸入口; 120-高壓冷媒排出口;
[0041] 200-偏心轉(zhuǎn)子壓縮機;
[0042] 210-壓縮機主軸; 221-壓縮機上蓋
[0043] 222-壓縮機下蓋; 223-油氣分離器蓋;
[0044] 223a-孔; 223b_ 甩液槽;
[0045] 224-整流盒; 225-擋油罩;
[0046] 230-壓縮機氣缸; 24U241'、241"-上平衡配重塊;
[0047] 242、242'、242"-下平衡配重塊; 250-偏心轉(zhuǎn)子;
[0048] 224a-密封片; 224b_整流罩;
[0049] 300-潤滑油池;
[0050] 400-驅(qū)動馬達(dá);
[0051] 410-定子; 420-轉(zhuǎn)子;
[0052] 500-軸穩(wěn)定部件;
[0053] 510-滾珠軸承; 520-軸承座法蘭;
[0054] 530-螺釘。
[0055] -、第一實施例
[0056] 在本發(fā)明的一個示例性實施例中,提供了一種壓縮機系統(tǒng)。圖3為根據(jù)本發(fā)明實 施例壓縮機系統(tǒng)的縱剖面示意圖。如圖3所示,本實施例壓縮機系統(tǒng)包括:筒狀外殼100,其 內(nèi)部形成一密封的容納腔室,該容納腔室的底部形成潤滑油池300 ;偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200, 固定于容納腔室內(nèi),其下部浸入潤滑油池300內(nèi)的潤滑油中;驅(qū)動馬達(dá)400,位于容納腔室 內(nèi),偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200的上部,其定子410固定于外側(cè)的筒狀外殼內(nèi)壁,其轉(zhuǎn)子420帶動 內(nèi)側(cè)的壓縮機主軸210旋轉(zhuǎn),進(jìn)而驅(qū)動偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200工作;軸穩(wěn)定部件500,固定于 容納腔室內(nèi),驅(qū)動馬達(dá)400的上部,壓縮機主軸210伸出驅(qū)動馬達(dá)400部分的外側(cè),用于穩(wěn) 定壓縮機主軸210,防止其晃動。
[0057] 以下對本實施例壓縮機的各個組成部分進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0058] 筒狀外殼100為整個壓縮機系統(tǒng)的外殼,其內(nèi)部形成一密封的容納腔室。本實施 例中,適應(yīng)驅(qū)動馬達(dá)300和偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機200的形狀,該容納腔室呈圓筒狀,但本發(fā)明 并不以此為限。該容納腔室還可以根據(jù)需要設(shè)置為其他形狀,例如:方形腔、錐形腔或圓臺 形腔。
[0059] 需要說明的是,在工程實踐中,該筒狀外殼100可以分為多個部分。典型的,該筒 狀外殼100可以包括一圓筒狀本體及與該殼狀本體密封連接的上、下端蓋,三者共同圍成 容納腔室,但本發(fā)明并不以此為限。
[0060] 在容納腔室的底部,形成潤滑油池300。該潤滑油池300內(nèi)注入潤滑油。偏心轉(zhuǎn) 子壓縮機200下部浸入潤滑油池300內(nèi)的潤滑油中。由潤滑油對偏心轉(zhuǎn)子壓縮機的轉(zhuǎn)動部 分,例如壓縮機主軸,進(jìn)行潤滑。
[0061] 驅(qū)動馬達(dá)400固定在容納腔室內(nèi),其定子410固定于外側(cè)的筒狀外殼的內(nèi)壁。壓 縮機主軸210穿過該驅(qū)動馬達(dá)400,并與驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子420相固定。在連接電源的情況 下,驅(qū)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子部分420帶動壓縮機主軸210轉(zhuǎn)動,驅(qū)動偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200實現(xiàn)對冷 媒的壓縮。
[0062] 由于壓縮機主軸的長度較長,其晃動不可避免。該晃動會影響到驅(qū)動馬達(dá)的定子 410和轉(zhuǎn)子420之間的空氣間隙Λ的精度,進(jìn)而影響到定子410和轉(zhuǎn)子420之間的磁力扭 矩的大小。隨著空氣間隙△的加大,磁力扭矩呈幾何級數(shù)急劇減少,反之亦然。而磁力扭 矩的急劇減小和增大對驅(qū)動馬達(dá)而言,是非常不利的。
[0063] 請參照圖3,為了提高壓縮機主軸支撐的精度和剛度,壓縮機主軸穿過驅(qū)動馬達(dá) 400向上延伸,延伸部分的上部朝向內(nèi)側(cè)凹入,形成臺階。在該上部的外側(cè),設(shè)置滾珠軸承 510。該滾珠軸承510的內(nèi)圈緊貼延伸部分的上部,該滾珠軸承510的下部搭設(shè)于上述臺階 上。
[0064] 在容納腔室的內(nèi)壁,與壓縮機主軸延伸部分的上部的高度對應(yīng)的位置,設(shè)置有軸 承座法蘭520。該滾珠軸承510的外圈固定于該軸承座法蘭520上。其中,軸承座法蘭支撐 2的固定方法有很多種,圖3所示為用螺釘鎖緊的辦法。軸承座法蘭520周圍開設(shè)螺孔,下 沿開有斜度為Θ的錐形內(nèi)圓筒面,當(dāng)在螺孔中擰緊頭部有錐度的螺釘530時,其頂部頂住 錐形內(nèi)圓筒面,從而把軸承座法蘭520的下沿?fù)伍_,使軸承座法蘭520與筒狀外殼100的內(nèi) 壁接觸緊固。其中,該斜度Θ的取值介于10°~20°之間。
[0065] 該滾珠軸承510、軸承座法蘭支撐520和螺釘530等構(gòu)成軸穩(wěn)定部件500。實驗測 試表明,在沒有采取防晃動措施的情況下,驅(qū)動馬達(dá)400中轉(zhuǎn)子420晃動非常厲害,其和定 子410之間的氣隙Λ的范圍達(dá)0.2~0.6mm。加裝軸穩(wěn)定部件500后,空氣間隙Λ的范圍 可望成倍提高,從而極大的提高了磁力扭矩的穩(wěn)定性,使壓縮機的輸出更加大而平穩(wěn)。
[0066] 本實施例中,偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200如本申請的
【申請人】的在前專利申請(申請?zhí)枺?201310030773. X ;201310127518. 7)中所描述的那樣。關(guān)于偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機的具體構(gòu)造, 已經(jīng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知,此處不再詳述。并且,本發(fā)明也并不局限于本實施例所采用 的偏心轉(zhuǎn)子式壓縮機。
[0067] 請參照圖3,壓縮機上蓋221和下蓋222之間是壓縮機氣缸230。偏心轉(zhuǎn)子250在 該壓縮機氣缸230內(nèi)轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)對冷媒的壓縮。由于偏心轉(zhuǎn)子具有偏心重量,在其旋轉(zhuǎn)時會 時會產(chǎn)生離心力,引發(fā)振動和噪音。按照常規(guī)必須加上平衡配重塊,進(jìn)行動或者靜的平衡設(shè) 計。
[0068] 本實施例中,在壓縮機氣缸230外,壓縮機上蓋221上方的壓縮機主軸210的外側(cè) 安裝上平衡配重塊241 ;壓縮機下蓋222下方的壓縮機主軸210的外側(cè)安裝下平衡配重塊 242。
[0069] 其中,上平衡配重塊241和下平衡配重塊242均為如圖4所示的拱形平衡配重塊。 并且,上平衡配重塊241和下平衡配重塊242關(guān)于壓縮機氣缸230上下對稱,對稱面如圖3 中Α-Α所示。在對稱設(shè)置的情況下,上平衡配重塊241和下平衡配重塊242的偏心距相等, 且兩者的偏心距之和等于偏心轉(zhuǎn)子壓縮機中偏心轉(zhuǎn)子222所形成的偏心距。
[0070] 需要說明的是,本實施例中上平衡配重塊241和下平衡配重塊242對稱設(shè)置,其僅 為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式。本發(fā)明中,上平衡配重塊241和下平衡配重塊242也可以 在壓縮機氣缸偏心轉(zhuǎn)子241垂直于主軸的中心線的兩側(cè)作距離非對稱的設(shè)置,同樣可以實 現(xiàn)本發(fā)明。但需要注意的是,在上平衡配重塊241和下平衡配重塊242非對稱設(shè)置時,要進(jìn) 行配重大小的平衡設(shè)計和計算。
[0071] 尤其需要注意的是,除了平衡配重的功能之外,該上平衡配重塊241和下平衡配 重塊242還具有不同于常規(guī)的功能結(jié)構(gòu),具體如下所述。
[0072] 圖5Α和圖5Β為圖3所示壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機上部結(jié)構(gòu)在裝配前和裝配 后的立體圖。請參照圖3、圖5Α和圖5Β,偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200的壓縮氣缸出口開設(shè)在壓縮 機上蓋221上。
[0073] 在壓縮機上蓋221的上方,穿過壓縮機主軸210,安裝有油氣分離器蓋223。該油 氣分離器蓋223呈開口朝下的圓筒狀。該油氣分離器蓋223與壓縮機上蓋221合圍而成一 油氣分離空間。由于中部具有壓縮機主軸210,該油氣分離空間呈圓環(huán)狀。該油氣分離空間 向下連接至壓縮氣缸出口。上平衡配重塊241位于該油氣分離空間內(nèi)。
[0074] 圖6為如3所示壓縮機系統(tǒng)中油氣分離器蓋的立體圖。請參照圖5A、圖5B和圖 6,在油氣分離器蓋223的圓周上,開有若干個旋渦氣流排出窗口。該旋渦氣流排出窗口包 括:開設(shè)于油氣分離器蓋223圓周上的孔223a,以及在孔223a的一側(cè)沿壓縮機主軸210旋 轉(zhuǎn)的切線方向開設(shè)的甩液槽223b。其中,該孔223a為圓孔,其孔徑以及甩液槽223b的尺寸 視具體場景而定。
[0075] 本實施例中,當(dāng)驅(qū)動馬達(dá)400帶動偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200轉(zhuǎn)動時,偏心轉(zhuǎn)子壓縮機 200由冷媒吸入口 110吸入低壓冷媒,并對其進(jìn)行壓縮,同時潤滑油池300中的潤滑油對偏 心轉(zhuǎn)子壓縮機進(jìn)行潤滑。在此過程中,潤滑油會不可避免的進(jìn)入壓縮機氣缸,同冷媒進(jìn)行混 合。而后,壓縮后的高壓冷媒氣體與潤滑油液滴的混合物由壓縮氣缸出口進(jìn)入油氣分離空 間。
[0076] 此時,在壓縮機主軸210的帶動下,上平衡配重塊241帶動同在油氣分離空間中 的高壓冷媒氣體和潤滑油液滴的混合氣體一起旋轉(zhuǎn)膨脹,使其從油氣分離器蓋223圓周上 的孔223a噴射而出,在周圍形成渦旋氣流。上平衡配重塊241的額定旋轉(zhuǎn)速度經(jīng)常高達(dá) 3000rpm,因此,該渦旋氣流的轉(zhuǎn)速非常大,其產(chǎn)生的離心力也非常大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他方式所 產(chǎn)生的離心力。
[0077] 在該渦旋氣流中,較重的潤滑油液滴經(jīng)由孔223a擴散噴射到筒狀外殼的內(nèi)壁上, 粘附集中起來重新流入潤滑油池300。而甩液槽223b可以避免潤滑油液滴黏附在孔223a 的側(cè)壁。而渦旋氣流的高壓冷媒氣體經(jīng)過驅(qū)動馬達(dá)400上升,從冷媒壓縮機圓筒外殼100 頂部的高壓冷媒排出口 120排往空調(diào)系統(tǒng)。經(jīng)過熱交換后的冷媒循環(huán)回到冷媒壓縮機圓筒 外殼100的冷媒吸入口 110,進(jìn)入壓縮機氣缸230再壓縮。
[0078] 本實施例中,上平衡配重塊241和油氣分離器蓋223組合成為渦旋氣流發(fā)生器,從 而在筒狀外殼1〇〇體內(nèi)形成渦旋式油氣分離器。這樣,渦旋氣流中的潤滑油,通過油氣分離 器除去,潤滑油含量少的高壓冷媒氣體進(jìn)入外部空調(diào)系統(tǒng)時,就不會對熱交換材料表面產(chǎn) 生油膜覆蓋的污染,從而解決了因油膜覆蓋熱交換材料表面導(dǎo)致熱交換效率降低的問題。
[0079] 此外,由油氣分離器蓋223和壓縮機上蓋221合圍而成的油氣分離空間還可以兼 做消音器,可以消除偏心轉(zhuǎn)子壓縮機200轉(zhuǎn)動而引起的噪聲。
[0080] 需要說明的是,適應(yīng)上平衡配重塊241的拱形形狀,該油氣分離器蓋223呈圓筒 狀,而如果上平衡配重塊241的形狀發(fā)生改變,該油氣分離器蓋223的形狀也可以隨之變 化,并不局限于上述的圓筒狀。并且,油氣分離器蓋223的形狀也并非一定嚴(yán)格適應(yīng)上平衡 配重塊241的形狀,其也可以設(shè)計為其他形狀,只要該平衡配重塊能夠帶動油氣分離空間 內(nèi)的混合氣體旋轉(zhuǎn)即可。
[0081] 如在【背景技術(shù)】中參考文獻(xiàn)1所示,現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機系統(tǒng)中,僅是在壓縮機主軸 的上部設(shè)置平衡配重塊,而并沒有在壓縮機主軸的下部設(shè)置平衡配重塊。究其原因,應(yīng)當(dāng)是 顧慮下部的平衡配重塊會對潤滑油池中的潤滑油產(chǎn)生攪動,一來降低壓縮機系統(tǒng)的效率, 二來對壓縮機系統(tǒng)的工作環(huán)境產(chǎn)生不利影響。
[0082] 圖7A和圖7B為圖3所示壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機下部結(jié)構(gòu)在裝配前和裝配 后的立體圖。圖7C為圖3所示壓縮機系統(tǒng)中偏心轉(zhuǎn)子壓縮機下部結(jié)構(gòu)的爆炸圖。請參照 圖3、圖7A~圖7C,在壓縮機下蓋222的下方,還安裝有整流盒224。
[0083] 該整流盒224穿過壓縮機主軸210固定于壓縮機下蓋222,呈一圓盒狀。該整流盒 224形成一環(huán)形的整流空間,拱形的下平衡配重塊242被封入該整流空間內(nèi),與潤滑油池內(nèi) 的潤滑油相隔離。
[0084] 請參照圖3和圖7C,整流盒224包括整流罩224b和密封片224a。密封片224a扣 合于整流罩224b上,形成一整流空間,從而將下平衡配重塊242封入該整流空間內(nèi)。而整 流盒224整體固定于壓縮機下蓋222的下方。其中,密封片224a與整流罩224b的結(jié)合方 式可以是焊接或鉚接。
[0085] 如上所述,如果沒有整流盒224,下平衡配重塊242是浸在潤滑油里面的。在壓縮 機主軸的帶動下,下平衡配重塊242旋轉(zhuǎn)時,其必定攪拌潤滑油,會消耗能量。把下平衡配 重塊242封入整流空間內(nèi),不與潤滑油接觸,從而就可以大大減少攪拌消耗,流體磨擦也很 小。
[0086] 此外,為了進(jìn)一步防止?jié)櫥瓦M(jìn)入整流空間,在整流盒224的外側(cè)還扣合有擋油 罩225。該擋油罩通過螺釘固定于壓縮機下蓋222上。
[0087] 二、第二實施例
[0088] 在本發(fā)明的第二個示例性實施例中,提供了另一種壓縮機系統(tǒng)。在該實施例中,將 重點對上、下平衡配重的最優(yōu)化配置進(jìn)行詳細(xì)討論。
[0089] 圖8A為根據(jù)本發(fā)明第二實施例壓縮機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8B為圖8A所述壓縮 機系統(tǒng)中壓縮機本體平衡配置部分的放大圖。圖9為圖8A所述壓縮機系統(tǒng)中壓縮機本體 平衡配置部分的立體圖。圖10為圖8A所述壓縮機系統(tǒng)中上(下)平衡配重塊的立體圖。 如圖8A、圖8B、圖9和圖10所示,本實施例中,上平衡配重塊24Γ和下平衡配重塊242' 均為圓柱狀,其對稱軸線與壓縮機主軸的中心軸線平行且錯開預(yù)設(shè)距離。并且,壓縮機系統(tǒng) 中壓縮機主軸210的中心線為0-0,壓縮機本體的偏心轉(zhuǎn)子250的對稱中心線為A-A,壓縮 機主軸的旋轉(zhuǎn)中心線為0-0與偏心轉(zhuǎn)子對稱中心線A-A的交點為W。
[0090] 由于各種空調(diào)的壓縮機的轉(zhuǎn)速都經(jīng)常變化,壓縮機的主軸旋轉(zhuǎn)體系在任何轉(zhuǎn)速下 都能實現(xiàn)動平衡的構(gòu)造就十分重要,這不僅僅是減少了系統(tǒng)的振動和噪音,而且直接減少 了速度變化和振動的能耗。
[0091] 不管主軸旋轉(zhuǎn)體系是起動加速、或者停止減速,或者是旋轉(zhuǎn)途中的速度變化,壓縮 機主軸的旋轉(zhuǎn)體系的變化的離心力在主軸旋轉(zhuǎn)中心線上的合力都始終必須能夠保持為零。 剛性主軸旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)運動的平衡有四種基本形態(tài):
[0092] (1)靜平衡,即剛性主軸旋轉(zhuǎn)體系在靜止?fàn)顟B(tài)下的平衡;
[0093] (2) -般動平衡,指的是主軸旋轉(zhuǎn)體系僅僅在指定的轉(zhuǎn)速下能夠?qū)崿F(xiàn)動平衡的構(gòu) 造;
[0094] (3)完全動平衡,指的是主軸旋轉(zhuǎn)體系在任何轉(zhuǎn)速下都能實現(xiàn)動平衡的構(gòu)造;
[0095] (4)完全對稱動平衡,指的是對稱結(jié)構(gòu)的主軸旋轉(zhuǎn)體系在任何轉(zhuǎn)速下都能實現(xiàn)動 平衡的構(gòu)造。
[0096] 要能夠做到理想的完全動平衡,剛性主軸旋轉(zhuǎn)體系必須做到三點:
[0097] (1)主軸旋轉(zhuǎn)體系的各質(zhì)量重心對旋轉(zhuǎn)中心線的軸向靜力偶之和為零,法向靜力 矩之和為零;
[0098] (2)主軸旋轉(zhuǎn)體系的各質(zhì)量重心到旋轉(zhuǎn)中心線的距離R必須相等;
[0099] (3)當(dāng)上、下平衡配重塊到對稱線A-A的距離H1和H2不相等時,上、下平衡配重塊 的質(zhì)量就不能相等,因為上平衡配重塊由于離心力的影響而產(chǎn)生一個對于W點的反時針扭 矩,下平衡配重塊由于離心力的影響而產(chǎn)生一個對于W點的順時針扭矩,這兩個扭矩必須 平衡,否則主軸會繞W點旋轉(zhuǎn)變形。此時要對上、下平衡配重塊作配重計算,以達(dá)到扭矩平 衡。然而,上、下平衡配重塊的質(zhì)量之和,仍然必須等于壓縮機本體的偏心轉(zhuǎn)子的質(zhì)量m ;
[0100] 剛體圓周旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的基本離心力計算方法如下:
[0101] (A)恒定轉(zhuǎn)速圓周上一點A的向心加速度公式
[0102] 其中:a為指向圓心的向心加速度
[0103] R為圓的半徑
[0104] V為圓周上一點A的切線方向的線速度
[0105] (B)非恒定轉(zhuǎn)速圓周上一點A的向心加速度公式
[0106] 其中,at為指向曲率半徑中心的瞬時向心加速度
[0107] R為圓周的半徑
[0108] Vt為圓周上點A的切線方向的瞬時速度
[0109] 由于空調(diào)壓縮機的轉(zhuǎn)速經(jīng)常變化,所以按(B)的公式計算:
[0110] 因為 Fi+FfF;
[0111] 離心力F的公式
[0112]
[0113]
[0114] 所以m。其中,m為偏心轉(zhuǎn)子的質(zhì)量,m A上平衡配重塊的質(zhì)量,m2為下 平衡配重塊的質(zhì)量。
[0115] 因為叫氏-爪也二 0,所以 m 0。
[0116] 根據(jù)上式,可以求出各值:
[0117]
[0118]
[0119] 本實施例中,上平衡配重塊24Γ和下平衡配重塊242'均為圓柱狀,兩者穿過壓 縮機主軸(210),且中心軸線與壓縮機主軸(210)的中心軸線平行且錯開預(yù)設(shè)距離。上平衡 配重塊(241)和下平衡配重塊(242)到對稱線A-A的距離相等,即Η1= Η 2時:
[0120] nii = m 2 = m/2
[0121] 當(dāng)上平衡配重塊24Γ和下平衡配重塊242'的質(zhì)量為壓縮機本體偏心轉(zhuǎn)子質(zhì)量 m的一半,并且由于主軸旋轉(zhuǎn)體系的各質(zhì)量重心到旋轉(zhuǎn)中心線的距離R相等,從而該系統(tǒng)就 成為完全對稱動平衡的剛體旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。
[0122] 在本發(fā)明的另一個實施例中,如圖11所示,當(dāng)上平衡配重塊241"和下平衡配重 塊242 "也為圓柱形,且兩者到對稱線A-A的距離滿足H1= 2H 2時,則上平衡配重塊241" 和下平衡配重塊242"質(zhì)量的取值滿足:
[0123] 11^= m/3
[0124] m2= 2m/3。
[0125] 同樣,m為偏心轉(zhuǎn)子的質(zhì)量,1?為上平衡配重塊的質(zhì)量,m2為下平衡配重塊的質(zhì)量。
[0126] 三、第三實施例
[0127] 在本發(fā)明的第三個實施例中,還提供了一種空調(diào)。該空調(diào)采用實施例所述的壓縮 機系統(tǒng)。該空調(diào)可以為中央空調(diào)、臺式空調(diào)、柜式空調(diào)等等。
[0128] 四、第四實施例
[0129] 在本發(fā)明的第四個實施例中,還提供了 一種冷凍裝置。該冷凍裝置采用實施例所 述的壓縮機系統(tǒng)。其中,該冷凍裝置可以為冰箱、冰柜或其他的低溫保鮮設(shè)備。
[0130] 至此,已經(jīng)結(jié)合附圖對本實施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述,本領(lǐng)域技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)對本發(fā)明壓縮機系統(tǒng)及應(yīng)用其的空調(diào)和冷凍裝置有了清楚的認(rèn)識。
[0131] 此外,上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形 狀或方式,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進(jìn)行簡單地更改或替換,例如:
[0132] (1)軸承支撐法蘭座還可以有多種構(gòu)造形式,而不局限由上述實施例中的構(gòu)造形 式;
[0133] (2)除了拱形之外,平衡配重塊還可以設(shè)計為其他形狀,例如:扇形、梯形、三角形 等等;
[0134] (3)渦旋氣流排出窗口也可以不設(shè)置甩液槽,也可以改變孔的形狀;
[0135] (4)在空調(diào)、冰箱等應(yīng)用領(lǐng)域,壓縮機的工作物質(zhì)采用的是冷媒,但在其他領(lǐng)域的 應(yīng)用中,該工作物質(zhì)還可以是其他。
[0136] 綜上所述,本發(fā)明對偏心轉(zhuǎn)子壓縮機中平衡配重塊進(jìn)行了巧妙的設(shè)計,其中,上平 衡配重塊和油氣分離器蓋組合成為渦旋氣流發(fā)生器,通過上平衡配重塊的旋轉(zhuǎn)帶動的渦旋 氣流分離冷媒高壓氣體中的潤滑油,而下平衡配重塊與潤滑油池中潤滑油通過整流盒隔 開,大大減小了壓縮機的額外功率消耗,節(jié)約了能源。該偏心轉(zhuǎn)子壓縮機可以應(yīng)用于空調(diào)及 各種冷凍設(shè)備,具有極高的推廣應(yīng)用價值。
[0137] 以上所述的具體實施例,對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明,所應(yīng)理解的是,以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種壓縮機系統(tǒng),其特征在于,包括: 筒狀外殼(100),其內(nèi)部形成一密封的容納腔室,該容納腔室的底部形成潤滑油池 (300);以及 偏心轉(zhuǎn)子壓縮機(200),固定于所述容納腔室內(nèi),其下部浸入所述潤滑油池(300)內(nèi)的 潤滑油中,包括: 壓縮機上蓋(221)和壓縮機下蓋(222); 壓縮機氣缸(230),形成于所述壓縮機上蓋(221)和壓縮機下蓋(222)之間,偏心轉(zhuǎn)子 (250)在該壓縮機氣缸內(nèi)繞壓縮機主軸(210)轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)對工作物質(zhì)進(jìn)行壓縮; 上平衡配重塊(241),安裝于所述壓縮機氣缸(230)外,壓縮機上蓋(221)的上方;以 及 油氣分尚器蓋(223),其穿過壓縮機主軸(210)安裝于壓縮機上蓋(221)上方,其與該 壓縮機上蓋(221)合圍而成一油氣分離空間,所述上平衡配重塊(241)封于該油氣分離空 間內(nèi),且該油氣分離空間通過開設(shè)于壓縮機上蓋(221)的壓縮氣缸出口與所述壓縮機氣缸 (230)相連通;其的圓周上開設(shè)有若干個渦旋氣流排出窗口。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述渦旋氣流排出窗口包括: 孔(223a),開設(shè)于所述油氣分離器蓋(223)的圓周上。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述渦旋氣流排出窗口還包括: 甩液槽(223b),沿壓縮機主軸210旋轉(zhuǎn)的切線方向開設(shè)于所述孔(223a)的一側(cè)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述上平衡配重塊(241)呈拱形, 所述油氣分離器蓋(223)呈開口朝下的圓筒狀。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,還包括: 下平衡配重塊(242),安裝于所述壓縮機氣缸(230)外,壓縮機下蓋(222)的下方。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,還包括: 整流盒(224),其穿過壓縮機主軸(210)安裝于壓縮機下蓋(222)的下方,其形成一整 流空間,所述下平衡配重塊(242)被封入該整流空間內(nèi),與潤滑油池(300)內(nèi)的潤滑油隔 離。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述整流盒(224)包括:整流罩 (224b)和密封片(224a); 所述密封片(224a)扣合于整流罩(224b)上,形成所述整流空間,所述整流盒(224)整 體上固定與所述壓縮機下蓋(222)的下方。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述密封片(224a)和整流罩 (224b)的結(jié)合方式為焊接或鉚接。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,還包括: 擋油罩(225),扣合于所述整流盒(224)的外側(cè),固定于所述壓縮機下蓋(222)上。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述上平衡配重塊(241)和下平 衡配重塊(242)滿足: Iii^m2= m ;? 所述偏心轉(zhuǎn)子(250)、上平衡配重塊(241)、下平衡配重塊(242)對壓縮機主軸的旋轉(zhuǎn) 中心線(O-O)的軸向靜力偶之和為零,法向靜力矩之和為零; 其中,m為偏心轉(zhuǎn)子(250)的質(zhì)量,!!^為上平衡配重塊(241)的質(zhì)量,m2為下平衡配重 塊(242)的質(zhì)量。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述偏心轉(zhuǎn)子(250)、上平衡配 重塊(241)、下平衡配重塊(242)三者的質(zhì)量中心與壓縮機主軸的旋轉(zhuǎn)中心線(O-O)的距離 相等,且滿足: 其中,HJPH2分別為上平衡m里玦W卜f衡m里塊(242)與偏心轉(zhuǎn)子(250)的 對稱中心線(A-A)的距離。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述上平衡配重塊(241)和下平 衡配重塊(242)均為圓柱形; 其中,該上平衡配重塊(241)和下平衡配重塊(242)穿過壓縮機主軸(210),且兩者的 中心軸線與壓縮機主軸(210)的中心軸線平行且錯開預(yù)設(shè)距離。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述上平衡配重塊(241)和下平 衡配重塊(242)滿足:?= H2,且 Iii1= m 2= m/2。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,還包括: 驅(qū)動馬達(dá)(400),位于所述容納腔室內(nèi),偏心轉(zhuǎn)子壓縮機(200)的上部,其定子(410)固 定于外側(cè)的筒狀外殼內(nèi)壁,其轉(zhuǎn)子(420)固定于內(nèi)側(cè)的壓縮機主軸(210); 軸穩(wěn)定部件(500),固定于所述容納腔室內(nèi),驅(qū)動馬達(dá)(400)的上部,所述壓縮機主軸 (210)伸出驅(qū)動馬達(dá)400部分的外側(cè),用于穩(wěn)定所述壓縮機主軸(210),防止其晃動。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,所述壓縮機主軸(210)伸出驅(qū)動 馬達(dá)400部分的上部朝向內(nèi)側(cè)凹入形成臺階; 所述軸穩(wěn)定部件(500)包括: 滾珠軸承(510),其下部搭設(shè)于所述臺階上,其內(nèi)圈緊貼所述壓縮機主軸凹入部分的外 側(cè); 軸承座法蘭(520),固定于所述容納腔室的內(nèi)壁,與所述壓縮機主軸凹入部分高度對應(yīng) 的位置,所述滾珠軸承(510)的外圈固定于該軸承座法蘭(520)上。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,在軸承座法蘭(520)的下沿開有 斜度介于10°~20°之間的錐形內(nèi)圓筒面; 頭部有錐度的螺釘(530)擰入軸承座法蘭(520)周圍的螺孔內(nèi),其頂部頂住所述錐形 內(nèi)圓筒面,從而將所述軸承座法蘭(520)的下沿?fù)伍_,使所述軸承座法蘭(520)的外側(cè)與所 述筒狀外殼(100)的內(nèi)壁接觸緊固。17. 根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的壓縮機系統(tǒng),其特征在于,壓縮后的高壓工作 物質(zhì)和潤滑油的混合氣體由壓縮氣缸出口進(jìn)入所述油氣分離空間;該混合氣體被所述上平 衡配重塊(241)帶動,在油氣分離空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)膨脹,從所述若干個渦旋氣流排出窗口內(nèi)噴 射而出,混合氣體中的潤滑油被甩至所述筒狀外殼(100)的內(nèi)壁,并重新流入所述潤滑油 池(300)中,混合氣體中的高壓工作物質(zhì)由所述筒狀外殼(100)頂部的高壓工作物質(zhì)排出 口排出。18. -種空調(diào),其特征在于,應(yīng)用權(quán)利要求1至16中任一項所述的壓縮機系統(tǒng)。19. 一種冷凍裝置,其特征在于,應(yīng)用權(quán)利要求1至16中任一項所述的壓縮機系統(tǒng)。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的冷凍裝置,其特征在于,所述冷凍裝置為冰箱或冰柜。
【文檔編號】F04C29/02GK105889075SQ201510037932
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月26日
【發(fā)明人】姚其槐, 姚鎮(zhèn)
【申請人】姚鎮(zhèn)