壳体低压的旋转式压缩机及其冷媒、回油的控制方式和应用的制作方法

专利名称：壳体低压的旋转式压缩机及其冷媒、回油的控制方式和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转式压缩机，特别是壳体低压的旋转式压缩机及其冷 媒、回油的控制方式和应用。
背景技术：
常见的旋转式压缩机100%都是壳体内压为高压侧，其原因主要在于 1)当壳体内压为高压侧时，由于壳体内压和气缸内压之间的压力差对滑片 和活塞的润滑非常容易，也就是润滑方面有利；2)为将滑片前端紧压住活塞进行压缩启动，需要将滑片背压设定为髙压，也就是工作原理的必要性； 3)从气缸压缩腔排出的润滑油可以在壳体内分离，排油量处理方面有利；4) 吸入管直接连接气缸可以提高气缸容积效率，也就是压缩机效率方面有利等 等。但是近几年来，从地球环保、防止温室效应的观点来看，使用强可燃性 HC冷媒(碳化氢类冷媒，比如丙烷)，或者自然冷媒，比如C02的必要性 急剧增加。如果旋转式压缩机的壳体内压依旧为高压侧，那么，从原理上讲 冷媒封入量会增加，对于强可燃性冷媒则由于火灾安全性的原因而不能满足冷媒封入量的标准，至于C02则由于壳体压力明显增加所以存在不符合高压安全标准等大课题。 发明内容本发明的目的在于提供一种结构简单合理、安全程度高、制作成本低、 操作灵活、润滑性能好、吐油量少、压缩效率高、使用寿命长的壳体低压的 旋转式压缩机及其冷媒、回油的控制方式和应用，以克服现有技术中的不足 之处。按此目的设计的一种壳体低压的旋转式压缩机，包括设置在壳体内的压 缩组件和电机组件，压缩组件包括一个及以上的气缸，设置在气缸内的活塞， 设置在气缸滑片槽内的滑片，驱动活塞的偏心曲轴以及支撑偏心曲轴的上 部、下部轴承，电机组件包括电机转子和电机定子，其结构特征是壳体上设 置有冷媒分流装置，该冷媒分流装置设置在壳体的顶部或者侧面，冷媒分流 装置包括分流管，分流管中设置有调整分流比率的弹簧管。
所述的电机组件与压缩组件之间设置有吸气消声器，吸气消声器和主轴 承之间设置有环向间隙，和/或电机转子或偏心曲轴或上部轴承上设置有圆 板，圆板覆盖吸气消声器中设置的吸入孔，和/或电机转子和电机定子之间 设置有小间隙，和/或电机定子和壳体之间设置的间隙与电机上部空间部相连通；和/或上部轴承中设置有第三吸入孔，该第三吸入孔与吸气消声器和 环向间隙相连通；和/或气缸中设置有两个吸入孔，分别为设置在上部轴承 竖直方向上的第一吸入孔和气缸侧面水平方向上的第二吸入孔，第一吸入孔 和第三吸入孔相连通，第一吸入孔和第二吸入孔相连通。所述的气缸的高压侧设置有排气孔,该排气孔与设置在壳体内的排气消 声腔相连通，排气消声器腔设置在气缸排气孔和设置在壳体上的排气管之 间，排气消声器腔由上部、下部轴承和/或气缸共同围成，排气消声器腔中 设置有排气阀和排气阀限位板，排气闽和/或排气限位板为U字形或V字形， 和/或气缸的滑片腔与排气管相连通，所述的壳体内设置有平衡孔，该平衡孔设置在上部轴承和/或下部轴承 和/或中间隔板上，与活塞内部相连通，和/或上部轴承和下部轴承上设置有 环形槽，环形槽与活塞内部相连通，平衡孔与环形槽相连通，和/或压缩机 外设置有油分离器，油分离器依次通过壳体外的注油管和壳体内的供油管与 气缸相连通；供油管通过设置在上部轴承或下部轴承上的注油孔与气缸相连 通，或供油管分别通过设置在两气缸之间的中间隔板上的第一供油孔和第二 供油孔与第一气缸和第二气缸相连通。所述的电机转子的端环上设置有上部圆板和/或下部圆板，上部圆板和/ 或下部圆板上设置有圆孔，下部圆板的圆孔与主轴承之间设置有间隙，端环、 偏心曲轴和上部圆板围成空间部，偏心曲轴上设置有横孔与空间部相连通， 设置在偏心曲轴上的中心孔顶端与横孔相连通，偏心曲轴底端设置有油泵， 油泵底端开口于壳体底部的油池内，中心孔与油泵相连通，和/或主轴承的 内侧面上设置有螺旋形油槽，该油槽顶端开口于空间部，和/或上部轴承和 下部轴承位于活塞运动面上分别设置有第一开口槽和第二开口槽。一种壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式，其特征是将进入压缩机 的低压冷媒分流为两支路及以上，其中一支路通过壳体内部进行热交换后再 进入气缸，另一支路直接进入气缸，两支路中的冷媒被压缩前合流。另一种壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式,其特征是所述的压缩 机内设置有两个及以上的气缸，将进入压缩机的低压冷媒分流为两支路及以 上，其中一支路直接进入一个气缸，另一支路通过壳体内部进行热交换后再 进入到另一个气缸。所述的压缩机上设置有低压冷媒分流装置，通过该装置调整各支路中低
压冷媒的流量比例。所述的冷媒为汽液两态时，通过汽液分离装置分离出液态和气态部分, 液态冷媒先进入壳体内部进行热交换后再进入气缸，气态冷媒则直接进入气 缸。一种壳体低压的旋转式压缩机的回油控制方式,其特征是从压缩机外部 的油分离器直接向气缸压缩腔回油，或者通过设置在两气缸之间的隔板间接 向两个气缸内回油，或者从压缩机内的油池或经过贯通活塞内部的孔或槽向 气缸低压部分或吸入回路供油，一种壳体低压的旋转式压缩机的应用，可采用HCFC冷媒、HFC冷媒、 HC冷媒及C02冷媒。本发明通过将旋转式压缩机的壳体内部压力设置为低压侧而解决了上 述技术背景中的基本课题，实现HC冷媒，C02等冷媒的安全使用，达到保 护地球环境的目的，也解决了长期以来将壳体内部压力作为低压侧所面临的 课题即压缩机的润滑性差、效率低、吐油量大，还提供了具体可行且成本 低廉的方法。本发明为将吸入冷媒的过热控制为最小限,提供了分流低压吸入冷媒的 控制方法，使其既能被吸入气缸中，又能防止压缩机效率降低，并且也提供 了如何在设置有密封排气消声腔的壳体内，避免发生壳体冷媒的过热的控制 方法。本发明提供润滑油控制方法不仅可润滑压缩机内的全部运动零部件,还 减少了从压缩机内向外排出的吐油量，降低了能耗。本发明与目前的壳体高压的旋转式压缩机进行比较，在制造成本方面也 有较大优势。本发明不仅仅有利于使用符合国际社会需要的HC类冷媒和C02冷媒 等，也可以运用于目前的氟里昂类冷媒中，其适用范围比较广。


图1为本发明一实施例的系统循环结构示意图。图2为本发明一实施例的剖视结构示意图。图3为图2的X-X剖视结构示意图。图4为排气阀的放大立体结构示意图。图5为图3的T-S剖视放大结构示意图。图6为图2的局部剖视结构示意图。图7为图6的另一实施例局部剖视结构示意图。图8为本发明另一实施例的剖视结构示意图。
图9为汽液分离装置的剖视放大结构示意图。 图10为本发明又一实施例的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。图中l为压缩机，2为排气管，3为排气消声器，4为油分离器，5为 冷凝器，6为膨胀阀，7为蒸发器，8为低压回路，9为分流管，IO为分叉回 路，ll为吸入管，12为排气孔，13为排气消声器腔，14为注油管，20为壳 体，21为压缩组件，22为电机，23为气缸，24为上部轴承，25为下部轴承， 26为偏心曲轴，27为电机转子，28为电机定子，31为第一吸入孔，32为笫 二吸入孔，34为第三吸入孔，35为吸气消声器，36为主轴承，37为环向间 隙，38为端环，39为下部圆板，40为弹簧管，41为上部圆板，42.1为上部 电机线圈，42.2为下部电机线圈，43为油泵，44为油池，45为中心孔，46 为横孔，47为空间部，48为螺旋形油槽，49为液态冷媒，50为气体冷媒， 51为注油孔，51.1为第一注油孔，51.2为第二注油孔，52为供油管，53为 气缸压缩腔，54.1为第一开口槽，54.2为第二开口槽，55为气缸低压腔，61 为活塞，62为滑片，63为滑片腔，64为滑片弹簧，71为排气阀，72为排气 限位板，73为连通槽，81为平衡孔，82为槽，83为排油孔，84为电机定子 外周间隙，85为定子铁心，86为小间隙，87为隔板，88为下部空间部，89 为上部空间部，91.1为上部气缸，91.2为下部气缸，93为平衡块，98为气 液分离装置。参见图l,经压缩机1压缩的髙压冷媒通过排气管2依次经过外部的排 气消声器3和油分离器4后到达冷凝器5,经冷凝器冷凝后的冷媒依次经过 膨胀阀6和蒸发器7后，成为低压冷媒。低压冷媒从低压回路8进入分流管 9，分流管9上设置有两个回路其中一个回路是直接进入压缩机壳体内部， 然后被吸入气缸；另一个回路是沿分叉回路10到达吸入管11,吸入管直接 与气缸相通，由于被吸入冷媒中的一部分是先被吸入壳体内部，而后被吸入 进气缸中，所以壳体压力为低压侧。接着，流入壳体内部的低压冷媒和从分 叉回路10直接流入气缸的低压冷媒在进入气缸被压缩前合流，在气缸内部 被压缩的高压冷媒通过压缩机内部的排气消声器、从排气管2直接向壳体外 部排气。含润滑油(以下简称油)的高压冷媒通过外部的排气消声器3和油 分离器4后，再次到达冷凝器5，于是就形成一个循环，此时的压缩机起到 了构建循环系统的作用。由于这种壳体低压的旋转式压缩机直接将高压冷媒向壳体外部排出，其 排出冷媒中含的油在壳体内不能分离，故此，本提供的设计方案中设置了油
分离器，通过油分离器分离出来的油将通过注油管14流向气缸内的压缩腔。 壳体压力为低压侧是本发明中的重要组成部分，这种系统可广泛应用于 空调、冷冻设备。参见图2，该图可以清楚了解吸入管11、排气孔12和排气消声器腔13 的具体情况。壳体20内设置有压缩组件21和电机组件22。压缩组件包括气 缸23、上部轴承24、下部轴承25以及被这些轴承支撑的偏心曲轴26;电机 组件包括电机转子27和电机定子28，被偏心曲轴26固定的电机转子27由 固定在壳体内的电机定子28驱动。气缸23中设置有2个吸入孔，即设置在上部轴承24中竖直方向上的第 一吸入孔31和气缸侧面水平方向上的第二吸入孔32，第一吸入孔31和上部 轴承24的第三吸入孔34连通，第二吸入孔32与第一吸入孔31相连通。另一方面，壳体上部安装的分流管9使低压回路的冷媒按两个方向，即 箭头A和B指示的方向分流。分流管9的功能是在液体和气体的混合冷媒 流入时，主要使液体冷媒沿箭头A方向、气体冷媒沿箭头B方向分流。分 流管9中压入弹簧管40,该弹簧管将起到调整分流比率和进一步发挥气液分 离功能的作用，实际操作时，可调整弹簧管的安装高度h。第三吸入孔34开口于上部轴承中安装的吸气消声器35,吸气消声器不 光可以降低气缸吸气脉动引起的噪音，因为主轴承36外侧之间的圆形间隙 37是吸气消声器的入口，该间隙还起到吸入流入到壳体中全部冷媒的作用。电机转子27的端环38上安装了下部圆板39，下部圆板的中间设置有 圆形孔，该圆形孔和主轴承36之间设置有小间隙，所以下部圆板可以和电 机转子一起旋转。该下部圆板39具有减小压缩机吐油量、提高偏心曲轴吸 油效果的作用，电机转子的上部也安装了同样的上部圆板41。为了消除活塞 61的不平衡质量，通常需要在端环38上安装平衡块，图2中省略了平衡块。 实际的设计中如图7中所示在端环38平衡块83之间，推荐使用铆钉固定， 使平衡块同时和下部圆板39 —起和端环实现一体化的方式。偏心曲轴26下端安装的油泵43前端在油池44处开设有孔。在偏心曲 轴中心部设置的中心孔45在电机转子的下端附近与横孔46连通。横孔在端 环38和下部圆板39之间形成的空间部47开孔。另外，主轴承36的内侧运 动面上设置的螺旋性油槽48也同样在空间部位47开孔。下部轴承25上设置有注油孔51，该注油孔和供油管52连通，而且和 油分离器4连通所以可以将油分离器分离出的油返回气缸压缩腔53中。注油孔在活塞旋转的时候，在活塞下部平面打开和关闭，虽然只在气缸 压缩腔中开孔就可以将油返回压缩中的冷媒中，但不能在气缸低压侧开孔， 所以油不能返回气缸低压侧。气缸位于上部轴承和下部轴承的活塞运动面上 设置有第一开口槽54.1和第二开口槽54.2，该开口槽是将活塞61内的油供 给气缸低压腔55的油通道。参见图3，气缸23内部的活塞61被偏心曲轴驱动进行偏心旋转运动， 滑片槽中设置有滑片62，其背部的空间部为滑片腔63。旋转式压缩机需要 使滑片前端追随并压紧在活塞外壁上，所以本发明中的壳体低压的旋转式压 缩机中也需要使滑片腔为高压侧，因此，滑片腔被密封，冷媒不会泄漏到低 压侧的壳体内部。滑片腔内置滑片弹簧64。参见图3和图4，气缸的高压侧设置有排气孔12,连通近四角形的排气 消声器腔13,排气消声器腔内部设置有排气阀71和限制排气阀动作的排气 限位板72。排气阀71和排气限位板为U字形或V字形，在有限容积的排气 消声器腔内也可以将其延长。对于小的排气消声器腔中，排气阀的动作也可 以设计得较富余。另外，U字形限位板是有弹力的板簧，在四角形的排气消 声器腔内壁和上下轴承的气缸安装面定位，并且排气闽被有弹力的排气限位 板固定。在排气消声器腔13处设置有连通槽73，排气消声器室中的冷媒可 以通过连通槽流到滑片腔63中。参见图5，该图为滑片腔63和排气管2的具体安装位置。上部轴承24 和下部轴承25密封的滑片腔背部设置有滑片弹簧，该滑片弹簧的加工孔设 置有排气管连接。通过以上的方法，被气缸压缩后排入排气消声器腔13内 的高压冷媒通过连通槽73流入滑片腔63，从排气管2开始到达压缩机外部 配置的外部排气消声器3。外部排气消声器为圆简状的容器，尽量安装在接 近排气管的位置，排气消声器内的高压冷媒移至系统的冷凝器5。油分离器 4配置在排气消声器和冷凝器之间，油分离器4具有外部排气消声器3的功 能，在外部排气消声器的位置安装油分离器4则可以省去外部排气消声器。 可以利用滑片弹簧加工孔连接排气管2，具有用排气管密封滑片室的优点。下面简述电机冷却和压缩机效率的改善。第一.压缩机一启动，压缩组件21就开始吸入低压冷媒。蒸发器7的 冷媒从低压冷媒回路8向分流管9流动，在这里分流为2个回路，首先沿箭 头A方向分流的冷媒流入壳体内的上部空间部89，由上部圆板41整流后向 上部电机线圈42.1的内周分散，并有效地冷却电机线圈。之后、低压冷媒主 要通过电机内部或小间隙86移至电机组件22和压缩组件21间形成的下部 空间部88。低压冷媒中途冷却电机内部的线圈和电机或壳体上附着的油。接 着，低压冷媒冷却下部电机线圈42.2，从圆形间隙37向吸气消声器35吸入。 吸气消声器内的冷媒从第一吸入孔34通过第二吸入孔32流入气缸，经过 分流管9沿箭头B方向分流的低压气体直接流入第二吸入孔32,和前述流
入第一吸入孔到达第二吸入孔32的冷媒合流后被吸入气缸进行压缩。为了将低压冷媒分流至壳体内尽可能均句地冷却温度最高的电机整个 线圈，要使冷媒从电机上部线圈42.1向电机下部线圈42.2冷媒流动，即冷 媒向电机内径中心部流动是最佳方案。在下部电机线圈42.2的内侧配置吸气 消声器，并将间隙37置于吸气消声器中央部做成圆孔是最佳的设计。本发明不仅仅是引导冷媒从电机上部线圏向电机下部线圈流动，还可以 通过调整间隙的配置和形状，形成均匀的冷媒流动，以减少电机线圈的温度 离散性。第二.在这里说明从箭头A方向向壳体内流入的低压冷媒的作用。如 果电机线圈和油得不到冷媒冷却，那么其温度会上升到150C以上、会产生 线團烧损和油老化的问题。流入壳体内的低压冷媒的温度通常是5~20匸左 右，通过冷却电机和油，使它们保持合适的温度范围50~110°C。由于热交 换，低压冷媒温度会上升，当低压冷媒温度上升时，压缩机冷媒吸入效率会 就降低，降低的效率和吸入冷媒的温度上升率呈一定比率，当吸入冷媒异常 过热时，冷冻能力最大会低10%左右。由于沿箭头B方向分流的低压气体 流入第二吸入孔时基本上不改变温度，因此不会发生压缩机冷冻能力减少的 问题。沿箭头A分流的低压冷媒在流入气缸之前和沿箭头B方向来的冷媒 合流，故气缸中吸入的冷媒温度由分流比率和压缩机运行条件等决定。由于分流可以降低气缸吸入的冷媒温度，而不会产生压缩机冷冻能力大 幅减少的问题，还可以防止压缩机效率降低。但是为了不过度冷却电机温度， 最大地发挥压缩机冷冻能力和效率，最好象本文提供技术那样向间接吸入 (箭头A方向)和直接吸入(箭头B方向)进行分流。为了实现从蒸发器 出来的冷媒分流后可以被吸入压缩机气缸中，所以分流的位置并不仅仅局限 于附图中的位置。第三.通过调整弹簧管40的压入尺寸，即改变h的长度，从而轻松地 改变沿箭头A方向和沿箭头B方向流动冷媒的分流比率。另外，低压气体 中混入液体冷媒的条件下，因为液体冷媒的惯性力大，所以向箭头A方向流 动的比率增加，而向箭头B方向的液体冷媒则流动相对困难，所以可以事先 防止从箭头B方向直接侵入的液体冷媒在气缸内发生液体压缩的问题。由于 向A方向流入的液体冷媒和电机组件等高温部进行热交换后被气化，故可以 防止从第一吸入孔31向气缸内流入液体冷媒。通常情况下液体冷媒中所含 大量的油由于冷媒本身气化，故很容易和冷媒分离，油很容易回收到壳体内 的油池44中。于是，弹簧管不仅仅要调整箭头A方向和箭头B方向的分流比率，而 且还担负着分离气体冷媒和液态冷媒的重要作用。为了更好地实现弹簧管40
的功能，推荐设置一个可以根据压縮机电机温度或系统环境温度自动调整分 流比率的自动阀。第四.接下来说明压缩机内部的排气回路和壳体内低压冷媒进行热交换 后吸入冷媒过热问题的对策。气缸里吸入的低压冷媒被活塞压缩变成高压冷媒从排气孔12进入排气消声器腔13，从连通槽73经过滑片腔63由排气管 2排出。由于滑片腔为高压侧，故滑片前端可以压紧在活塞外周，开始压缩 气体的进程。壳体低压的旋转式压缩机的排气消声器腔和滑片腔等排气回路 的温度较高，通常状况下会达到110'C左右，为了使排气回路和壳体内的低 压冷媒之间的热交换达到最小化，从而防止压缩机吸入过热的冷媒，提高压 缩机效率。本文提供的技术使排气消声器腔容积为所需的最小量,不光使排气消声 器腔、滑片腔也由上部、下部轴承密封来防止和壳体内低压冷媒的直接接触。 但是，当排气消声器腔室容积比较小时，由于排气脉动引起的噪音会增加， 其对策是追加外部排气消声器3扩大消声器总容积以减小压缩机噪音。另外， 在重视制热的系统设计中，推荐对外部排气消声器进行隔热处理，使对外气 (空气)的热量损失减少到最小。第五.图8是将分流管9'从壳体上部移向壳体侧面，以减短分叉回路 10'长度的设计，该设计中的分流管连接了电机定子外周间隙84。由于连接 分流管的外周间隙的下部开孔端被定子铁心85上安装的端板所关闭，故沿 箭头A'方向分流的低压气体从外周间隙向壳体的上部空间流动，而另一部 分低压气体则沿箭头B'流动进入气缸，所以可以得到和图2所示分流管9 同等的效果。这个设计例子中有减短分叉回路10长度、降低压缩机高度的 效果。另外，作为图2说明的分流管9的替代设计，图9表示了将气液分离装 置98安装在系统的低压冷媒回路、或压缩机吸入回路附近的方法。从蒸发 器7出来的气液混合冷媒在气液分离装置中分离为液态冷媒49和气体冷媒 50、液体向箭头A〃方向、气体向箭头B〃方向流动。其结果如图2所示可 以得到和图2所示分流管9同等的效果。第六.图IO是在两气缸旋转式压缩机应用分流装置的设计，该设计采 用将吸入冷媒分流到两个气缸独立吸入的方法。在图10中沿箭头A' 〃方 向的低压冷媒在冷却了电机等之后，通过吸气消声器35从第三吸入孔34、 上部气缸91.1的第二吸入孔32向气缸内吸入，沿箭头B' 〃方向的低压冷 媒直接吸入下部气缸91.2中。两个气缸独立进行冷媒压缩，从各自的气缸排 出的高压冷媒从滑片腔到达中隔板87合流之后，从连接中隔板的排气管向 系统侧排出。
通过使两气缸以上的多气简旋转式压缩机中分流的低压冷媒有选择性 地吸入气缸，可以同时满足电机冷却和压缩效率提高的要求。现将以上的技术要点归纳如下如果压缩机壳体中吸入了所有的低压冷 媒，那么电机组件温度降低对电机冷却是有利的，但是通过和电机的热交换 吸入气缸的冷媒温度会升高，冷媒密度会变小，因此压缩机冷冻能力将会下 降，即导致压缩机效率降低。针对这一点，本文提供的技术不光是尽量减小壳体内吸入的冷媒量，还 规定电机温度上升要在允许范围内。至于其余的剩余冷媒则直接吸入气缸 内，降低气缸吸入的冷媒温度，其结果可以防止低压冷媒温度过度上升问题 或者是冷媒密度过小的问题。因此可以大幅度地改善压缩机冷冻能力降低和 效率降低的状况，为达到该目的本文提供的技术将低压冷媒回路分流为两路 吸入气缸。既可以通过防止排气消声器腔等的高压冷媒回路直接和壳体内的 低压冷媒相接触进行热交换，也可以控制壳体内低压冷媒温度的上升，防止 压缩机冷冻能力和效率降低的效果。为达到该目的本文提供了采用上部、下部轴承密封排气消声器室等高压 冷媒回路，并提出了在有限的容积内用排气消声器室有效地设计阀装置的方 法.下面简述吐油量和润滑的改善。第一.壳体髙压的旋转式压缩机通过偏心曲轴的旋转，可以利用油的粘 性从油池向中心孔45自动供油，中心孔的油通过偏心曲轴中设置的油孔和 轴承中设置的油孔，可以润滑偏心曲轴和轴承。壳体低压的旋转式压缩机，因为偏心曲轴的中心孔压力是低压侧，和壳 体压力相同，故可以通过偏心曲轴的旋转从油池通过油泵43下端的入口向 中心孔自动供油。当偏心曲轴和轴承的润滑完成后，油因为自重下落回收入 油池44，但是，该油在被回收进油池44的途中必须要避免被吸入消声器。 另外，高压冷媒从气缸压缩腔53向活塞内泄漏，如果中心孔45的内部压力 比壳体压力高，就不能向中心孔供油，所以要采取设置平衡孔81等对策。对壳体低压的旋转式压缩机来说，润滑技术的最大课题是气缸压缩中所 需要的运动部件的润滑、以及对系统侧的吐油量都要控制在规格值以下。即 向气缸内部供油、对压缩所需的部品进行润滑的同时，在压缩组件的间隙内 填满油，以防止气体泄漏。由于供给气缸的油不是回收进壳体内部，而是全 部从排气管和高压冷媒一起排出，所以向系统侧排出的吐油量有超过规格值 的趋势。因此为防止和避免这些问题，对气缸的供油量要进行优化并稳定， 而且从压缩机排气管排出的油回收后还要防止向系统侧的排油。
为解决该课题，本发明提供的技术说明如下首先设计成油不流入吸气 消声器35中。在图2中，从主轴承36内设置的油槽48排出的油流入到下 部圆板39和端环38组成的空间部47，其后从空间部的外周间隙向下部电机 线圈42.2的内周飞散。飞散的油被吸入到电机线圈中，并滴落到上部轴承 24上，最后从其外周附近设置的多个孔滴落下来回收至油池44。故此，下 部圆板可以防止油滴进吸气消声器的圆形间隙37中，吸气消声器本身不吸 油。由于下部圆板的旋转空间部47的压力会下降，与空间部连通的偏心曲 轴横孔46的压力也下降，偏心曲轴中心孔45的向上吸油能力进一步加大， 偏心曲轴中心孔的油也可能从横孔排出，由于下部圆板的阻挡作用可有效阻 止吸气消声器35吸入油。于是，下部圆板可使吸气消声器只吸入冷媒，而 防止其吸入油，并且可以提高向上吸油的能力。图2是将下部圆板安装在转子的端环处，作为其替代设计，将下部圆板 安装在偏心曲轴上也可以得到相同的效果。另外，如图6所示也可以将下部 圆板安装在主轴承36上，此时，下部圆板不旋转，但和安装在转子的端环 处的效果基本相当。第二.在图2中说明了从活塞内侧向气缸吸入室内配置的第一开口槽 54.1A和第二开口槽54.2的功能。气缸低压腔55的压力由于活塞引起的低 压冷媒吸入效果比活塞内压力(等同壳体压力)仅低一点。活塞内充满了从 偏心曲轴的中心孔45供给的油，压缩机运行中，通过活塞和气缸低压腔之 间的压力差可以将活塞内的油供给到气缸低压腔中，该供油量由开口槽的断 面积和槽的数量来决定，也就是说，供油量可以调整到所需的最下限，从压 缩机向系统侧的吐油量也为最少，同时可以对气缸压缩组件进行润滑。作为第一开口槽54.1A和第二开口槽54.2的替代方案，如图7所示在 下部轴承开排油孔83，该排油孔开口于气缸低压腔55，其利用气缸低压腔 的压力比油池油压稍低的特点，从油池向气缸低压腔供给一定量的油。因此 可以和图2的第一开口槽54."和第二开口槽54.2—样，发挥出同等的效果。 就这样供给气缸的油不光是可以润滑运动部件，还可以防止运动部件间隙的 气体泄漏，以提高压缩机的压缩效率。第三.当从压缩机排出的吐油量过多影响到系统性能的时候，可以在排 气管2和冷凝器5之间追加油分离器4，该油分离器的压力为高压侧，其目 的是将分离出的油返回到压缩机，在系统中循环的油量要尽可能减小、但需 要考虑回油的位置。众所周知，向压缩机低压侧的壳体内部回油，油可以很容易地回收到壳体内。但是，高压气体和油一起会回到壳体内的低压侧就会造成压缩机冷冻 能力降低。为解决该课题，本文提供的技术如下将油返回到气缸压缩腔53 内。气缸压缩腔中有如图3所示的注油孔51，如图2所示，该注油孔和下部 轴承设置的供油管52，以及与其相连的壳体外部注油管14相通。注油孔定 位时要注意可在活塞61运动面进行开关，所以仅在气缸压力比吸入压力高、 比排气压力低的旋转角度之间可以开孔。因此，油分离器分离出的高压侧的 油可以回到气缸压缩腔中，采用该种设计方法，油不回到低压侧，因此也不 会发生压缩机冷冻能力降低的问题。回到气缸的油在气缸内部润滑后和排气 冷媒一起从气缸被排出，到达滑片腔63润滑滑片的运动面，之后，从排气 管向壳体外部被排出，到达油分离器的油在这里再次从高压冷媒中被分离， 而回到气缸压缩腔，于是构成了循环系统。如果油分离器的油回收效率约为90%左右，那么约10%左右的油会流 失在系统侧，这就是流向系统侧的循环吐油量。流入系统侧的油从压缩机吸 入管11回到壳体，基本上全部可以回收。故此油分离器的油回收效率在卯％ 左右，那么第一开口槽54.1和第二开口槽54.2或者排油孔83供给的油量只 要补充相当于流失到系统侧循环吐油量的10%就可以了。油分离器在不降低 压缩机冷冻能力的情况下，可确保油返回到气缸压缩腔53中，以充分对必 要的压缩组件进行润滑。另外，可起到大幅度(上述说明中为10%)降低系 统中循环的吐油量的作用。如图10所示，两气缸旋转式压缩机时可以在中隔板87中设置供油管 52。将第一注油孔51.1和第二注油孔51.2对两个气缸分别开孔，这样从油 分离器出来的油可以分配在两个气缸中，故可以同时进行两个气缸压缩腔的 润滑。第四.在图6中，下部轴承25的气缸安装部位设置的平衡孔81从油池 44向下部轴承的环形(或圆形)槽82贯通，由于环形槽和活塞61内部相连 通，故平衡孔也就和活塞内部连通。由于严苛的压缩机运行条件，当气缸压 缩腔53的冷媒异常高压时，高压冷媒就从活塞上下的间隙向活塞内泄漏， 活塞内的压力短时间内会升高。如果发生这种现象，低压侧的偏心曲轴中心 孔45的压力也会变高、油池的油不能上升至中心孔，故直接导致偏心曲轴 被磨损。在这种异常状态下，通过平衡孔81可将泄漏在活塞内的高压冷媒 导入到油池中，以防止上述问题的发生。将平衡孔配置在上部轴承中也可有 同等的效果，或者配置在上下轴承的两侧，并且两气缸的旋转式压缩机也可 以在中隔板87中配置平衡孔81。现将以上的技术要点归纳如下壳体低压的旋转式压缩机中要想降低对 系统侧的吐油量到允许范围以下，就必须要将对气缸的供油量减少到所需的 最小量，而且必须使其稳定。因此，(1)下部圆板要防止油流入消声器中； (2) 通过和气缸低压室相通的开口槽或排油孔使油能稳定地供给；(3) 通过将油分离器设定在排气回路中，使分离的油回到气缸压缩腔 中，实现气缸^油分离器4气缸的油循环，以充分润滑压缩组件中的关键部 分活塞和滑片；U)系统侧流失的油(吐油量)可以大幅度减少；(5) 通过从油分离器向气缸压缩腔回油，以保持压缩机效率；(6) 油分离器也具有外部排气消声器的作用，当设置有油分离器时， 可以省去外部排气消声器。
权利要求
1.一种壳体低压的旋转式压缩机，包括设置在壳体(20)内的压缩组件(21)和电机组件(22)，压缩组件包括一个及以上的气缸，设置在气缸内的活塞，设置在气缸滑片槽内的滑片，驱动活塞的偏心曲轴(26)以及支撑偏心曲轴的上部、下部轴承(24)和(25)，电机组件包括电机转子和电机定子，其特征是所述的壳体上设置有冷媒分流装置，该冷媒分流装置设置在壳体的顶部或者侧面，冷媒分流装置包括分流管，分流管中设置有调整分流比率的弹簧管。
2. 根据权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机，其特征是所述的电机 组件(22)与压缩组件(21)之间设置有吸气消声器(35)，吸气消声器和主 轴承(36 )之间设置有环向间隙(37),和/或电机转子或偏心曲轴或上部轴承 上设置有圆板，圆板覆盖吸气消声器中设置的吸入孔，和/或电机转子(27) 和电机定子(28)之间设置有小间隙(86 ),和/或电机定子(28 )和壳体(20 ) 之间设置的间隙(84)与电机上部空间部(89)相连通；和/或上部轴承(24) 中设置有第三吸入孔(34 )，该第三吸入孔与吸气消声器(35 )和环向间隙相 连通；和/或气缸(23)中设置有两个吸入孔，分别为设置在上部轴承(24) 竖直方向上的第一吸入孔(31)和气缸侧面水平方向上的第二吸入孔(32)， 第一吸入孔和第三吸入孔(34)相连通，第一吸入孔和第二吸入孔相连通。
3. 根据权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机,其特征是所述的气缸 的高压侧设置有排气孔U2)，该排气孔与设置在壳体(20)内的排气消声腔(13)相连通，排气消声器腔设置在气缸排气孔和设置在壳体上的排气管(2) 之间，排气消声器腔由上部、下部轴承和/或气缸共同围成，排气消声器腔中 设置有排气阀(71)和排气阀限位板(72)，排气阀和/或排气限位板为U字 形或V字形，和/或气缸的滑片腔与排气管相连通。
4. 根据权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机，其特征是所述的壳体 (20)内设置有平衡孔(81)，该平衡孔设置在上部轴承(24)和/或下部轴承 (25)和/或中间隔板(87)上，与活塞内部相连通，和/或上部轴承和下部轴承上设置有环形槽(82),环形槽与活塞内部相连通，平衡孔与环形槽相连通， 和/或压缩机外设置有油分离器(4 )，油分离器依次通过壳体外的注油管(14 ) 和壳体内的供油管(52)与气缸(23)相连通；供油管通过设置在上部轴承(24)或下部轴承(25)上的注油孔(51)与气缸相连通，或供油管分别通 过设置在两气缸之间的中间隔板(87)上的第一供油孔(51.1)和第二供油孔(51.2)与第一气缸(91.1)和第二气缸(91.2)相连通。
5. 根据权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机,其特征是所述的电机 转子(27)的端环上设置有上部圆板(41)和/或下部圆板(39)，上部圆板和 /或下部圆板上设置有圆孔，下部圆板(39)圆孔与主轴承(36)之间设置有 间隙，端环、偏心曲轴和上部圆板围成空间部(47)，偏心曲轴(26)上设置 有横孔(46)与空间部相连通，设置在偏心曲轴上的中心孔(45)顶端与横 孔相连通，偏心曲轴底端设置有油泵(43)，油泵底端开口于壳体底部的油池(44)内，中心孔与油泵相连通，和/或主轴承的内侧面上设置有螺旋形油槽 (48)，该油槽顶端开口于空间部，和/或上部轴承和下部轴承位于活塞(61)运动面上分别设置有第一开口槽(54.1)和第二开口槽(54.2)，和/或端环上设置有平衡块。
6. —种如权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式，其 特征是将进入压缩机的低压冷媒分流为两支路及以上，其中一支路通过壳体 内部进行热交换后再进入气缸，另一支路直接进入气缸，两支路中的冷媒被 压缩前合流。
7. —种如权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式，其 特征是所述的压缩机内设置有两个及以上的气缸，将进入压缩机的低压冷媒 分流为两支路及以上，其中一支路直接进入一个气缸，另一支路通过壳体内 部进行热交换后再进入到另 一个气缸。
8. 根据权利要求6或7所述的壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式，其特征是所述的压缩机上设置有低压冷媒分流装置，通过该装置调整各支路 中低压冷媒的流量比例。
9. 根据权利要求8所述的壳体低压的旋转式压缩机的冷媒控制方式，其特 征是所述的冷媒为汽液两态时，通过汽液分离装置分离出液态和气态部分， 液态冷媒先进入壳体内部进行热交换后再进入气缸，气态冷媒则直接进入气 缸。
10. —种如权利要求1所述的壳体低压的旋转式压缩机的回油控制方 式，其特征是从压缩机外部的油分离器直接向气缸压缩腔回油，或者通过设 置在两气缸之间的隔板间接向两个气缸内回油，或者从压缩机内的油池或经 过贯通活塞内部的孔或槽向气缸低压部分或吸入回路供油。
11. 一种如权利要求l所述的壳体低压的旋转式压缩机的应用，可采用 HCFC冷媒、HFC冷媒、HC冷媒及C02冷媒。
全文摘要
一种壳体低压的旋转式压缩机及其冷媒、回油的控制方式和应用，包括设置在壳体内的压缩组件和电机组件，压缩组件包括一个及以上的气缸，设置在气缸内的活塞，设置在气缸滑片槽内的滑片，驱动活塞的偏心曲轴以及支撑偏心曲轴的上部、下部轴承，电机组件包括电机转子和电机定子，壳体上设置有冷媒分流装置，该冷媒分流装置设置在壳体的顶部或者侧面，冷媒分流装置包括分流管，分流管中设置有调整分流比率的弹簧管。电机组件与压缩组件之间设置有吸气消声器，吸气消声器和主轴承之间设置有环向间隙，和/或电机转子或偏心曲轴或上部轴承上设置有圆板。本发明具有安全程度高、制作成本低、操作灵活、润滑性能好、吐油量少、压缩效率高和使用寿命长的特点。
文档编号F04C18/356GK101158352SQ20071003136
公开日2008年4月9日 申请日期2007年11月9日 优先权日2007年11月9日
发明者邵海波 申请人:美的集团有限公司