旋转式压缩的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋转式压缩机，包括：壳体、电机和压缩机构，壳体包括下壳体组件；压缩机构包括主轴承、气缸和副轴承组件，副轴承组件包括副轴承，副轴承包括轮毂部和法兰部，当压缩腔的排出容积V小于13cm3/rev时，0.1≤P1/P2≤1.2；当13cm3/rev≤V≤24cm3/rev时，0.1≤P1/P2≤1.5；当V大于24cm3/rev时，0.1≤P1/P2≤2；其中，P1＝H1/H2，P2＝H3/H4，H1为轮毂部下表面的中心与下壳体组件之间的垂直距离，H3为法兰部的下表面的边缘与下壳体组件之间的垂直距离，H2、H4分别为副轴承组件、气缸的高度。根据本发明的旋转式压缩机，可以减少其油池内溶于冷冻机油中的冷媒量，提高了冷冻机油的溶解粘度，保证了旋转式压缩机的供油量及供油品质。
【专利说明】旋转式压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷设备领域，尤其是涉及一种旋转式压缩机。
【背景技术】
[0002]相关技术中指出，旋转式压缩机压缩后的部分冷媒会溶入其油池的冷冻机油内，这样会使得冷冻机油溶解粘度降低，从而降低了旋转式压缩机内运动部件的润滑条件，从而降低了旋转式压缩机的可靠性和工作效率。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种旋转式压缩机，可以减少其油池内溶于冷冻机油中的冷媒量。
[0004]根据本发明实施例的旋转式压缩机，包括:壳体，所述壳体内具有油池，所述壳体包括下壳体组件；电机，所述电机设在所述壳体内；压缩机构，所述压缩机构与所述电机相连，所述压缩机构包括主轴承、气缸和副轴承组件，所述主轴承设在所述气缸的顶部且所述副轴承组件设在所述气缸的底部，所述主轴承、所述副轴承组件和所述气缸之间限定出压缩腔，所述副轴承组件包括副轴承，所述副轴承包括沿轴向依次向上相连的轮毂部和法兰部，所述轮毂部的横向尺寸小于所述法兰部的横向尺寸，当所述压缩腔的排出容积V满足V< 13cm3/rev时，P1/P2满足:0.1 ( P1/P2彡1.2 ;当所述压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev ^ V ^ 24cmVrev时，所述P1/P2满足:0.1 ( P1/P2彡1.5 ;当所述压缩腔的排出容积
V满足 V > 24cmVrev 时，所述 P1/P2 满足:0.1 ( P1/P2 ( 2 ;其中，Pl = H1/H2，P2 = H3/H4，所述Hl为所述轮毂部下表面的中心与所述下壳体组件之间的垂直距离，所述H2为所述副轴承组件在上下方向上的高度，所述H3为所述法兰部的下表面的边缘与所述下壳体组件之间的垂直距离，所述H4为所述气缸在上下方向上的高度。
[0005]根据本发明实施例的旋转式压缩机，可以减少其油池内溶于冷冻机油中的冷媒量，提高了冷冻机油的溶解粘度，保证了旋转式压缩机的供油量及供油品质，提高了旋转式压缩机的性能，改善了旋转式压缩机的可靠性。
[0006]进一步地，当所述压缩腔的排出容积V满足V < 13cm3/rev时,所述P1/P2进一步满足:0.2 ( P1/P2彡0.8 ;当所述压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev彡V彡24cmVrev时，所述P1/P2进一步满足:0.2 ( P1/P2 ^ 1.0 ;当所述压缩腔的排出容积V满足V > 24cm3/rev 时，所述 P1/P2 进一步满足:0.2 ( P1/P2 ( 1.5。
[0007]可选地，所述下壳体组件的底面形成为弧面。
[0008]或者可选地，所述下壳体组件的底面形成为平面。
[0009]或者可选地，所述下壳体组件具有向下凸出的凸起部，所述凸起部与所述轮毂部上下相对。
[0010]本发明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，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0012]图1是根据本发明实施例的旋转式压缩机的局部示意图；
[0013]图2是图1中所示的旋转式压缩机的另一个示意图；
[0014]图3是图1中所示的旋转式压缩机内溶于油池中的冷媒含量与P1、P2的关系图；
[0015]图4是图1中所示的旋转式压缩机的曲轴的供油能力与P2的关系图；
[0016]图5是图1中所示的旋转式压缩机的性能系数与P2的关系图；
[0017]图6是根据本发明实施例的旋转式压缩机内溶于油池中的冷媒含量、供油能力以及性能系数与P2的关系图。
[0018]附图标记:
[0019]100:旋转式压缩机；
[0020]11:主壳体；12:下壳体；13:油池；2:电机；
[0021]31:气缸；311:吸气口；32:主轴承;
[0022]33:副轴承；331:轮毂部；332:法兰部；
[0023]341:中心油孔；342:上油叶片。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
[0026]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的旋转式压缩机100。
[0029]如图1和图2所示，根据本发明实施例的旋转式压缩机100，包括:壳体、电机2以及压缩机构。
[0030]参照图1和图2，壳体竖直布置，此时壳体的中心轴线与其放置平面垂直，电机2和压缩机构均设在壳体内，电机2与压缩机构相连，以驱动压缩机构对进入到压缩机构的压缩腔内的冷媒进行压缩，壳体内的底部具有油池13，油池13内的润滑油例如冷冻机油可以进入压缩机构的各个运动部件以对各个运动部件进行润滑。
[0031]可以理解，壳体可以包括上壳体(图未示出)、主壳体11和下壳体组件，主壳体11可以大体形成为顶部和底部均敞开的圆筒形，上壳体和下壳体组件分别设在主壳体11的顶部和底部，这三者共同限定出用于容纳上述电机2和压缩机构的容纳空间。当然，壳体的具体结构还可以根据不同的旋转式压缩机100的类型而适应性改变，本发明对此不作特殊限定。其中，值得注意的是，图1和图2中的下壳体组件仅包括下壳体12，然而，当下壳体12上安装有其它部件且该部件位于壳体内时，此时下壳体组件包括下壳体12和上述部件。
[0032]具体地，如图1和图2所示，压缩机构包括气缸31、主轴承32和副轴承组件，气缸31的顶部和底部均敞开，主轴承32设在气缸31的顶部，副轴承组件设在气缸31的底部，且主轴承32、副轴承组件与气缸31之间限定出压缩腔，副轴承组件包括副轴承33，副轴承33包括沿轴向依次向上相连的轮毂部331和法兰部332，轮毂部331和法兰部332优选同轴设置，其中，轮毂部331的横向尺寸小于法兰部332的横向尺寸。这里，需要说明的是，图1和图2中的副轴承组件仅包括副轴承33，然而，副轴承组件除了包括副轴承33之外，还可以包括其它部件，例如，当排气孔形成在副轴承33上时，可以在副轴承33的远离气缸31的一侧设置消音器(图未示出)，此时副轴承组件包括副轴承33和消音器。
[0033]本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现与认知作出的:发明人发现，旋转式压缩机100运行时，在压缩腔内压缩后的冷媒(为油气混合物)从主轴承32上的排气孔排出，此时会将在排气孔附近因油池13的油面扰动、飞溅而产生的油粒一起带出，这些冷媒经过电机2的定子和转子之间的间隙流向壳体内的上部空间，在此过程中，因电机2过滤等其他因素而沉积下来的冷冻机油通过定子与壳体的内壁之间的间隙回流到壳体底部的油池13中，而剩下的油粒继续与气态冷媒一起向上运动通过壳体顶部的排气口排出壳体夕卜，例如进入空调系统，最后跟随冷媒又一起通过壳体的吸气口 311进入压缩腔内，进行下一循环。而在压缩机中，油池13底部附近的冷冻机油在压缩机构的曲轴的中心油孔3414内的上油叶片342的作用下，向上泵油，并对压缩机构的各个运动部件进行润滑，最后通过设置在主轴承32上的螺旋油槽排出压缩机构，此后大部分冷冻机油向下流向油池13，少部分跟随从压缩腔排出的冷媒，向上流动。
[0034]在上述过程中，从电机2上部回流的冷冻机油被电机2加热，温度较高，而从主轴承32流出的用于对运动部件间进行润滑的冷冻机油，由于吸收了大量摩擦热，温度也较高。这两部分温度较高的冷冻机油共同向下流向油池13，并向下进行热传递。而油池13下部的冷冻机油会通过壳体与壳体外部换热，从而使得自身的温度较低。
[0035]由于冷冻机油的密度与温度存在一定关系:温度越高，密度越小，因此油池13上部温度较高的冷冻机油“漂浮”在下部温度较低的冷冻机油上，当温度较高的冷冻机油温度下降时，这部分冷冻机油也因密度增加而下沉。在整个油路动态循环中，温度较高的冷冻机油始终“漂浮”在油池13上层，低温冷冻机油始终“沉积”在油池13下部。这样，在油池13纵向方向就形成了不同温度梯度的冷冻机油层。通过试验，油池13中冷冻机油的这种温度差异一般约在5°C?10°C，甚至更大。
[0036]因为压缩机内的冷冻机油与冷媒是相溶的，而冷冻机油中的冷媒溶解量与压力温度存在对应关系:温度越高，冷媒溶解度越小，冷冻机油溶解粘度增加，可靠性增加。换言之，温度越低，冷媒的溶解度就越大，冷冻机油的溶解粘度就降低，从而旋转式压缩机100的可靠性就降低。具体地，油池13下部的冷冻机油由于温度较低，这样从压缩腔排出的冷媒会较大程度地溶解在这部分冷冻机油中，从而降低了旋转式压缩机100的效率，且由于冷冻机油的溶解粘度降低，不利于压缩机构各个运动部件之间的润滑，摩擦损耗严重，噪音大，且降低了旋转式压缩机100的使用寿命。
[0037]由此可知，减少旋转式压缩机100内油池13内温度偏小的冷冻机油，就可以很好地减少旋转式压缩机100内溶于冷冻机油中的冷媒量，从而减少空调系统中的冷媒封入量，这对于冷媒封入量有着严格要求的可燃冷媒是极为重要的。
[0038]从而，使曲轴吸油处(即曲轴的下端)聚集相对较高温度的冷冻机油，这样可以提高进行润滑的冷冻机油的溶解粘度，改善运动部件间润滑状态，从而可以减少冷媒泄漏，提高能效，另外，旋转式压缩机100的可靠性也可以得到改善。这可以通过合理控制压缩机的底部离曲轴下端的距离来实现。
[0039]具体地，如图2所示，当压缩腔的排出容积V满足V < 13cmVrev时，P1/P2满足:
[0040]0.1 ( P1/P2 彡 1.2
[0041]当压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev ^ V ^ 24cm3/rev时，P1/P2满足:
[0042]0.1 ( P1/P2 彡 1.5
[0043]当压缩腔的排出容积V满足V > 24cm3/rev时，P1/P2满足:
[0044]0.1 ( P1/P2 ( 2
[0045]其中，Pl = H1/H2，P2 = H3/H4，H1为轮毂部331下表面的中心与下壳体组件(例如，图1和图2中下壳体12的底壁)之间的垂直距离(即轮毂部331下表面的中心与该中心在壳体的底壁上的投影之间的垂直距离)，H2为副轴承组件(例如，图1和图2中的副轴承33)在上下方向上的高度，H3为法兰部332的下表面的边缘与下壳体组件(例如，图1和图2中下壳体12的底壁)之间的垂直距离(即法兰部332下表面的边缘与该边缘在壳体的底壁上的投影之间的垂直距离)，H4为气缸31在上下方向上的高度(即气缸31的厚度)。
[0046]参照图2并结合图3-图6，通过调整壳体的底壁与副轴承33、气缸31之间的距离关系以及副轴承33和气缸31自身的尺寸，通过试验得出，如图3所示，冷冻机油中溶解的冷媒含量随着P1、P2数值的增加而增加，换言之，当P1、P2较小时，冷冻机油中溶解的冷媒含量较小，例如当副轴承33和气缸31的高度不变时，应当尽量减小副轴承33的轮毂部331的下表面与壳体的底壁之间的距离H1，以及副轴承33的法兰部332的下表面的边缘与壳体底壁之间的垂直距离H3。
[0047]可选地，如图2和图3所示，下壳体12包括凸起部和连接部，凸起部可以由下壳体12的中心处向下凸出形成，连接部连接在凸起部的外周上，且连接部所在的平面高于凸起部的底面，凸起部与轮毂部331上下相对，此时Hl为轮毂部331的下表面的中心与凸起部的底壁之间的垂直距离，H3为法兰部332的下表面的边缘与连接部的上表面之间的垂直距离。
[0048]当然，本发明不限于此，下壳体12的底面还可以形成为平面或弧面。可以理解，下壳体12的底面的具体形状可以根据不同的旋转式压缩机100而适应性改变，本发明对此不作特殊限定。
[0049]进一步地，从图3中还可以看出，当P1、P2较小时，冷冻机油中溶解的冷媒含量增加的幅度不大，当P1、P2增加到某一数值时，冷冻机油中溶解的冷媒含量增加的幅度较大。
[0050]在壳体内部，由于曲轴的下端面与副轴承33的下端面(即轮毂部331的下端面)通常大致平齐，曲轴的下端与壳体的底壁之间的距离大致等于上述距离H1，该距离会直接影响曲轴的供油能力及质量。具体而言，例如，距离Hl太小，由于上油叶片342旋转的扰动作用，中心油孔341的下端处的冷冻机油会存在泡沫，供油的质量会受到影响，且供油量也会有比较大的影响。
[0051]另外，在旋转式压缩机100中，由于结构、设计等因素的约束决定了对供油能力的要求，因此，也必须考虑这些因素对供油能力的影响。如图4所示，随着P2的增加，曲轴的供油能力先是得到改善、后趋于稳定，在供油能力大于2级时，才能有效保证润滑，保证旋转式压缩机100的可靠性，因此从旋转式压缩机100可靠性角度考虑，P2的数值必须大于某一定值，即在气缸31的厚度保持不变的情况下，副轴承33的法兰部332的下表面的边缘与壳体底壁之间的垂直距离不能太近。这里，需要说明的是，图4中的“I级”、“2级”、“3级”可以表示曲轴的供油量分别为10ml/min、20ml/min、50ml/min,当然,本发明不限于此，曲轴的供油量等级还可以根据实际要求具体划分，本发明对此不作特殊限定。
[0052]因P2与旋转式压缩机100的供油能力存在一定关系，当供油能力较小时，运动部件间的冷冻机油不足，润滑、密封变差，配合部件间的冷媒泄漏增加，摩擦副之间的摩擦系数增加、阻力增加，从而导致整个旋转式压缩机100的COP (Coefficient of Performance,性能系数)下降。旋转式压缩机100的COP与P2之间的关系如图5所示，从图中可以看出，旋转式压缩机100的COP和P2之间的关系与曲轴的供油能力和P2之间的关系大致相同，即先是得到改善、后趋于稳定。
[0053]结合上述各影响因素，可以知道上述P1、P2的数值与溶于冷冻机油中的冷媒含量、旋转式压缩机100的供油能力、旋转式压缩机100的C0P，系统冷媒封入量、系统能效等有着密切的关系，如图6所示(图中仅示出了趋势关系)，综合各影响因素的关系，得出最佳Pl、P2数值范围，进而可以得到最佳P1/P2数值范围。
[0054]由此，通过合理设计壳体的底部例如下壳体12，改变旋转式压缩机100内油池13内冷冻机油不同温度的冷冻机油含量，从而减少溶于冷冻机油中的冷媒含量，进而减少系统冷媒封入量。另外，通过合理设计下壳体12，可以更好的改善供油及冷冻机油的品质，达到改善润滑，提高旋转式压缩机100能效及可靠性。
[0055]需要说明的是，当壳体的底部即下壳体12或者副轴承33的下部中的至少一个上安装其他部件时，例如当排气孔设在副轴承33上时，可以在副轴承33的远离气缸31的一侧设置消音器，此时H3为消音器与壳体的底部之间的垂直距离。可以理解，设置在下壳体12以及副轴承33上的部件的具体设置位置可以根据实际要求具体设计，相应地，Hl至H4的具体尺寸可以根据上述定义具体确定，在此不再赘述。
[0056]根据本发明实施例的旋转式压缩机100，油池13内的温度得到了提高，从而溶于油池13的冷冻机油中的冷媒含量减少，空调系统中冷媒封入量减少(即相同冷媒封入量下，系统能效得到提高)，同时提高了冷冻机油的溶解粘度，改善了其油品质量，增加了旋转式压缩机100的可靠性。
[0057]根据本发明的进一步实施例，当压缩腔的排出容积V满足V < 13cm3/rev(即压缩机构的活塞每转动一圈，排出的冷媒体积小于13cm3)时，P1/P2进一步满足:
[0058]0.2 彡 P1/P2 ^ 0.8 ；
[0059]当压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev ^ V ^ 24cm3/rev(即压缩机构的活塞每转动一圈，排出的冷媒体积介于13cm3至24cm3之间)时，P1/P2进一步满足:
[0060]0.2 彡 P1/P2 ^ 1.0 ；
[0061]当压缩腔的排出容积V满足V > 24cm3/rev(即压缩机构的活塞每转动一圈，排出的冷媒体积大于24cm3)时，P1/P2进一步满足:
[0062]0.2 彡 P1/P2 彡 1.5。
[0063]这里，需要说明的是，“压缩腔的排出容积”指的是压缩机构的滑片的内端与压缩腔内的活塞止抵、且滑片完全收纳在气缸31的滑片槽内时，压缩腔内气缸31的内周壁和活塞的外周壁之间限定出的空间的容积。可以理解，方向“内”指的是朝向气缸31中心的方向。其中，由于滑片、滑片槽等已为本领域的技术人员所熟知，这里不再详细描述。
[0064]由此，通过在不同的压缩腔的排出容积V下，将P1/P2的值设计在一个较小的范围内，在油池13的纵向方向上，油池13内的冷冻机油的温度差异较小，如图1所示，油池13内的最大温度差为6°C，这样进一步减少旋转式压缩机100内溶于冷冻机油中的冷媒量，减少空调系统冷媒封入量，也可以保证旋转式压缩机100供油量及供油品质，从而可以进一步提高旋转式压缩机100性能，改善旋转式压缩机100可靠性。其中，图1中仅示出了根据本发明的其中一个实施例的旋转式压缩机100的油池13内的温度分布，可以理解，当P1/P2的取值不同、以及旋转式压缩机100的结构不同时，油池13内的相应位置处的温度值也会有差异。
[0065]根据本发明实施例的旋转式压缩机100，通过设计合理的壳体底部及旋转式压缩机100各尺寸，可以很好的达到上述目的。通过相关设计及试验验证，得到了合理的H1、H2、H3、H4数值范围，使壳体内溶于冷冻机油中的冷媒少，旋转式压缩机100的供油能力得到保证、可靠性得到提高，空调系统冷媒封入量少、能效得到提高。
[0066]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0067]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种旋转式压缩机，其特征在于，包括: 壳体，所述壳体内具有油池，所述壳体包括下壳体组件； 电机，所述电机设在所述壳体内； 压缩机构，所述压缩机构与所述电机相连，所述压缩机构包括主轴承、气缸和副轴承组件，所述主轴承设在所述气缸的顶部且所述副轴承组件设在所述气缸的底部，所述主轴承、所述副轴承组件和所述气缸之间限定出压缩腔，所述副轴承组件包括副轴承，所述副轴承包括沿轴向依次向上相连的轮毂部和法兰部，所述轮毂部的横向尺寸小于所述法兰部的横向尺寸， 当所述压缩腔的排出容积V满足V < 13cm3/rev时，P1/P2满足:
0.1 ( P1/P2 ^ 1.2 ； 当所述压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev (N ( 24cm3/rev时,所述P1/P2满足:
0.1 ( P1/P2 ^ 1.5 ； 当所述压缩腔的排出容积V满足V > 24cmVrev时，所述P1/P2满足:
0.1 ( P1/P2 ( 2 ； 其中，Pl = H1/H2，P2 = H3/H4，所述Hl为所述轮毂部下表面的中心与所述下壳体组件之间的垂直距离，所述H2为所述副轴承组件在上下方向上的高度，所述H3为所述法兰部的下表面的边缘与所述下壳体组件之间的垂直距离，所述H4为所述气缸在上下方向上的高度。
2.根据权利要求1所述的旋转式压缩机，其特征在于，当所述压缩腔的排出容积V满足V< 13cm3/rev时,所述P1/P2进一步满足:
0.2 彡 P1/P2 ^ 0.8 ； 当所述压缩腔的排出容积V满足13cm3/rev ^ V ^ 24cm3/rev时,所述P1/P2进一步满足:
0.2 彡 P1/P2 ^ 1.0 ； 当所述压缩腔的排出容积V满足V > 24cm3/rev时，所述P1/P2进一步满足:
0.2 彡 P1/P2 ( 1.5。
3.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述下壳体组件的底面形成为弧面。
4.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述下壳体组件的底面形成为平面。
5.根据权利要求1或2所述的旋转式压缩机，其特征在于，所述下壳体组件具有向下凸出的凸起部，所述凸起部与所述轮毂部上下相对。
【文档编号】F04C23/00GK104196726SQ201410419503
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】熊指挥, 郭宏, 黄锡槿 申请人:广东美芝制冷设备有限公司