一种用于热泵的双级螺杆压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机领域，尤其是一种用于热泵的双级螺杆压缩机。


背景技术：

2.螺杆压缩机根据不同的压缩特点，分为单级和多级压缩结构，多级压缩结构中以双级最为常见。
3.单级螺杆压缩机应用在热泵中时，仅适用于-15℃以上的环境温度，并且最高出水温度为60℃。如果要突破这个应用极限，则需要使用到双级配打或者复叠系统。此外，单级压缩机应用在热泵时的高压比工况，使得压缩过程中泄露量过大、排温过高，进而造成运行效率低、可靠性低等问题。
4.双级螺杆压缩机很好的解决了上述问题。较之单级螺杆压缩机，其具有高效、高可靠性等优势。较之双级配打或者复叠系统，其具有占地面积小、控制简单等优势。双级螺杆压缩机应用于水、地源热泵最高出水温度可高达 90℃，满足暖气片供暖及其它工业用热需求。应用于空气源热泵最低环境温度可低至-50℃，大大拓宽了传统空气源热泵的应用地域范围，低环境温度下能效比高。
5.但双级螺杆压缩机存在以下问题：一方面，双级螺杆压缩机通常采用电机轴直连螺杆的方式驱动两级阴、阳转子旋转，并且通常是一个电机驱动两级阴、阳转子旋转，例如公开号为cn217055586u的中国实用新型专利中公开的一种单机双级螺杆压缩机。在这种情况下，电机负荷大，电机绕组发热严重，制约了压缩效率。
6.另一方面，内容积比是螺杆压缩机的一个重要参数，与螺杆压缩机的设计工况和实际工况有着密切的联系。由于实际工况的改变，螺杆压缩机内压缩终了的压力与排气腔中压力往往不一致，造成等容压缩或等容膨胀，进而增加额外的功耗。
7.上述两方面的存在，使得双级螺杆压缩机的性能还存在提高的空间。


技术实现要素：

8.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于热泵的双级螺杆压缩机，通过设置两个电机，分别驱动对应的压缩机构运动，减小电机负荷，并且通过空气的单向流动对电机进行冷却，确保电机稳定运行，此外在每个压缩机构中均设置内容积比调节机构，以调节内容积比，适应不同工况，提高压缩机运行效率，减小能耗。
9.为本发明的目的，采用以下技术方案予以实施：一种用于热泵的双级螺杆压缩机，包括：相互连接的低压级压缩机构和高压级压缩机构，低压级压缩机构上连接有低压级电机，高压级压缩机构上连接有高压级电机，低压级电机和高压级电机设置在低压级压缩机构和高压级压缩机构之间，并且低压级压缩机构、低压级电机、高压级电机和高压级压缩机构的内部相互连通，使得空气单向的从低压级压缩机构流向高压级压缩机构；低压级压缩机构和高压级压缩机构中均设置有内容积比调
节机构，内容积比调节机构位于低压级压缩机构和高压级压缩机构各自的压缩腔的一侧并且位于靠近压缩腔的排气端的那侧，内容积比调节机构包括滑阀，滑阀紧邻设置在压缩腔的侧方，滑阀的第一端位于排气端的侧方，轴向移动滑阀，改变第一端与排气端的相对位置，控制排气端的有效开口大小，调节内容积比。
10.作为优选，低压级压缩机构和高压级压缩机构均包括壳体以及设置在壳体内、并相互啮合的阳转子和阴转子，阳转子和阴转子之间形成所述的压缩腔；滑阀滑动设置在壳体内，滑阀紧邻设置在阳转子和阴转子同一侧的连接处，滑阀的第一端上设置有滑阀排气口，排气端中的压缩空气通过滑阀排气口向外排出。
11.作为优选，沿着滑阀的轴向，滑阀排气口的开口大小由内向外逐渐增大。
12.作为优选，滑阀远离第一端的那端为第二端，壳体的内壁与第二端之间形成封闭的压力调节腔，压力调节腔内设置有驱动装置，驱动装置改变压力调节腔的压力，使得滑阀轴向移动。
13.作为优选，驱动装置包括液压通道、设置在液压通道内的液压油、以及控制液压油流动的控制阀，液压通道包括出油孔和回油孔，出油孔和回油孔均位于压力调节腔中，并且回油孔位于压力调节腔的下表面上，控制阀控制液压油在出油孔和回油孔中流动，调节压力调节腔的压力。
14.作为优选，出油孔相对靠近压力调节腔的外端，回油孔相对靠近压力调节腔的内端。
15.作为优选，低压级电机和高压级电机均包括电机壳体、固定设置在电机壳体内部的电机定子、以及转动设置在电机定子内的电机转子，电机转子与对应的低压级压缩机构或高压级压缩机构连接；电机壳体的内壁与电机定子的外周面之间设置油若干个围绕圆周方向排列的散热通道，散热通道连通电机壳体的轴向的两端，使得空气从散热通道中单向的流过。
16.作为优选，电机壳体的内壁上设置有若干个沿圆周方向均匀分布的凹槽，凹槽贯穿电机壳体轴向的两端，凹槽与电机定子的外周面配合形成所述的散热通道。
17.综上所述，本发明的有益效果是：由于每个压缩机构上都单独配备了一个电机，使得电机的负荷减小，从而降低了电机的发热，能保证长时间稳定的运行，确保压缩机构高效率的工作。内容积比调节机构通过调整排气端的有效开口大小，实现内容积比的无级调节，实时满足内容积比相等要求，使压缩机在最小功率下运行，更加节能。此外，电机位于两个压缩机构之间，使得低压级压缩机构产生的压缩空气向右流动时，必须经过电机，从而能对电机进行冷却，保证压缩机高效率的同时，实现了对电机的可靠冷却，从而使压缩机能运行非常宽广的范围内，适应性更强。通过两个电机分别控制压缩机构运动，使得每个压缩机构的运动是独立的，即能以不同的效率运行，从而可以实现不同工况不同气量的需求，可以无极调配低压级和高压级的气量，实现外压比的调节，达到所需状态下的外压比，实现节能的目的。
附图说明
18.图1为双级螺杆压缩机的立体图。
19.图2为双级螺杆压缩机的俯视图。
20.图3为图2中a-a处的剖面图。
21.图4为图3中b处的局部放大图。
22.图5为低压级压缩机构一个视角的分解图。
23.图6为低压级压缩机构另一个视角的分解图。
24.图7为滑阀的立体图。
25.图8为低压级压缩机构的侧视图。
26.图9为壳体的侧视图。
27.图10为图9中c-c处的剖面图。
28.图11为双级螺杆压缩机的主视图。
29.图12为图11中d-d处的剖视图。
30.图13为低压级电机壳体与低压级电机定子的示意图。
31.图14为低压级电机壳体的示意图。
具体实施方式
32.图1示出了一种双级螺杆压缩机的立体图，该压缩机包括用于对空气进行压缩的压缩机构，在本实施例中，压缩机构的数量为两个，具体包括低压级压缩机构100和高压级压缩机构400。在其它实施例中，可以根据需要设置更多数量的压缩机构。
33.如图1所示，低压级压缩机构100位于左侧，高压级压缩机构400位于右侧，两者之间设置有电机，即两个压缩机构分别设置在压缩机的端部，电机设置在压缩机的中部。具体的，在本实施例中，电机包括低压级电机200和高压级电机300，低压级电机200和高压级电机300分别连接在低压级压缩机构100和高压级压缩机构400上，即每个压缩机构都分别设置有用于驱动其运动的电机。并且低压级压缩机构100、低压级电机200高压级电机300和高压级压缩机构400之间依次连通，使得低压级压缩机构100压缩形成的压缩空气能在内部从左向右流动，并最终进入高压级压缩机构400中。此外，公知的，低压级压缩机构100上设置有进气口101，高压级压缩机构400上设置有出气口401，并且进气口101和出气口401上设置有关断阀、止回阀、过滤阀等压缩机中常见的阀门，在此不再赘述具体结构。
34.压缩机工作时，空气从进气口101进入低压级压缩机构100中，低压级压缩机构100对空气进行第一次压缩并形成第一压缩空气，之后第一压缩空气向右流动并且依次经过低压级电机200和高压级电机300，最终流入高压级压缩机构400中，高压级压缩机构400对第一压缩空气进行压缩并形成第二压缩空气，第二压缩空气从出气口401中排出。
35.上述压缩机的结构具有以下优点：由于每个压缩机构上都单独配备了一个电机，使得电机的负荷减小，从而降低了电机的发热，能保证长时间稳定的运行，确保压缩机构高效率的工作。此外，注意到电机位于两个压缩机构之间，这使得低压级压缩机构产生的压缩空气向右流动时，必须经过电机，从而能对电机进行冷却，这是因为虽然压缩空气经过了压缩，温度相对于外界空气有所升高，但与电机相比仍然是冷媒，因此依然能起到冷却电机的作用。另外，通过两个电机分别控制压缩机构运动，使得每个压缩机构的运动是独立的，即能以不同的效率运行，从而可以实现不同工况不同气量的需求，可以无极调配低压级和高压级的气量，实现外压比的调节，达到所需状态下的外压比，实现节能的目的。
36.下文中以低压级压缩机构100举例说明压缩机构的具体结构，高压级压缩机构400
参照低压级压缩机构100设置。
37.如图3所示，低压级压缩机构100包括壳体110，壳体110的顶部设置有与进气口101连通的进气通道111，壳体110的内部设置有一对横向放置的转子，一对转子之间相互啮合并且形成对空气进行压缩的压缩腔120，压缩腔120的上部为吸气端121，压缩腔120的下部为排气端122，并且吸气端121相对靠近壳体110的左侧，排气端122相对靠近壳体110的右侧。壳体110右侧下部设置有与排气端122对应的排气腔112。低压级压缩机构100工作时，空气从进气通道111中进入一对转子的压缩腔120中，之后在压缩腔120内被压缩成压缩空气，最终压缩空气从排气端122被排出，并且进入排气腔112中。
38.如图5所示，一对转子包括阳转子130和阴转子140，壳体110中设置有轴线沿横向延伸的阳转子安装槽113和阴转子安装槽114，阳转子安装槽113和阴转子安装槽114之间相互连通，阳转子130和阴转子140分别转动设置在阳转子安装槽113和阴转子安装槽114内。阳转子安装槽113和阴转子安装槽114的下方还设置有与之连通的滑阀安装槽115，滑阀安装槽115的轴向也沿水平方向设置，阳转子安装槽113、阴转子安装槽114和滑阀安装槽115组成倒三角形。
39.如图3和图5所示，滑阀安装槽115中左右滑动设置有滑阀500，滑阀500紧邻设置在阳转子130和阴转子140的下方，具体的，滑阀500的上端面贴近阳转子130和阴转子140的底部。
40.如图3所示，滑阀500的右端（也称第一端）设置有滑阀排气口510（参见图7），滑阀排气口510靠近排气端122，滑阀排气口510将排气端122和排气腔112连通。滑阀500的左端（也称第二端）设置有压力调节腔501，压力调节腔501是由壳体110的内壁与滑阀500的左端面合围形成的封闭腔室。压力调节腔501中设置有驱动装置600，驱动装置600通过改变压力调节腔501的压力，驱动滑阀500沿阳转子130和阴转子140的轴向移动，以改变排气端122的有效开口大小，调节内容积比。
41.所谓有效开口大小是指：在没有滑阀500遮挡情况下排气端122的开口大小减去有滑阀500遮挡情况下排气端122的开口大小。通过调整排气端122的有效开口大小，可以调节排气端的压力，从而调节内容积比。
42.如图7所示，滑阀500朝向阳转子130和阴转子140的那侧为工作面520，工作面520的外形与阳转子130和阴转子140的外形轮廓相适应，并且工作面520紧邻设置在阳转子130和阴转子140的外周上。具体的，工作面520的中间设置有向上凸起、并且呈直线延伸的分界线521，分界线521的两侧为圆弧面522，圆弧面522的弧度与对应的阳转子130或阴转子140的圆周相匹配。
43.如图7所示，滑阀排气口510位于工作面520的端部，在滑阀500的轴向上，滑阀排气口510的开口大小由内向外逐渐增大。具体的，滑阀排气口510的内端连接在分界线521上，滑阀排气口510的外端向外延伸，并且最终延伸到滑阀500的端部，此外，还注意到随着滑阀排气口510逐渐向外延伸，滑阀排气口510的外端逐渐沿径向向外扩张，使得滑阀排气口510的横截面为v型，v型的开口朝向滑阀500的外端。由上述结构可知，滑阀排气口510越靠近排气端122，则有效开口大小越小；反之，有效开口大小越大。
44.如图6和7所示，滑阀500的第一端上设置有第一阻挡部530，壳体110上设置有第二阻挡部116，第二阻挡部116位于滑阀500的右端，第二阻挡部116对第一阻挡部530进行限
位，当滑阀500的第一阻挡部530抵接在壳体110的第二阻挡部116上时，有效开口大小达到最小值，此时内容积比最大。在本实施例中，第一阻挡部530为设置在滑阀500端部的平面。第二阻挡部116为设置在壳体110一端用于支撑阳转子130和阴转子140端部的轴承座150。
45.如图4、6和7所示，滑阀500的第二端上设置有径向向外伸出的第三阻挡部540，壳体110内设置有朝向滑阀500所在位置延伸的第四阻挡部117，第四阻挡部440位于阳转子130和阴转子140的左端，在轴向上，第四阻挡部117与第三阻挡部540至少部分重叠，第四阻挡部117将第三阻挡部540阻挡在阳转子130和阴转子140的外端，即无论滑阀500移动到什么位置，滑阀500的工作面520始终将阳转子130和阴转子140左侧的下部封闭。在本实施例中，第三阻挡部540为设置在滑阀500端部的平板状结构，第四阻挡部440为可拆卸的设置在壳体110内部的连接板。组装时，首先将滑阀500安装到滑阀安装槽115中，再将连接板安装到壳体110内，从而将第三阻挡部540设置在第四阻挡部440的外端。
46.如图3、图4和图10所示，驱动装置600包括液压通道610、设置在液压通道610中的液压油（未示出）、以及控制液压油流动的控制阀630，液压通道610包括出油孔611和回油孔612，出油孔611和回油孔612均位于压力调节腔501中，控制阀630（通常为电磁阀）控制液压油在出油孔611和回油孔612中流动，调节压力调节腔501的压力。出油孔611相对靠近压力调节腔501的外端（图4中左端），回油孔612相对靠近压力调节腔501的内端（图4中右端）。回油孔612可以设置多个，并且沿轴向分布在压力调节腔501的下表面上，以便于各个位置液压油的回流。
47.驱动装置600使用时，控制阀630控制液压油进入出油孔611中，使得压力调节腔501中的压力高于排气腔112，从而滑阀500向左移动一段距离，使得滑阀500左右两端的压力平衡，此时由于滑阀500向右移动，使得排气端122的有效开口大小减小，进而内容积比增大。当需要减小内容积比时，控制阀630控制液压油进入回油孔612中，从而压力调节腔501中的压力减小，滑阀500向左移动，使得滑阀500左右两端的压力平衡，此时由于滑阀500向左移动，使得排气端122的有效开口大小，即内容积比减小。
48.为了进一步提高电机的冷却效果，低压级电机200和高压级电机300上还设置有冷却结构，下文中以低压级电机200进行举例，高压级电机300的结构参照低压级电机200设置。
49.如图12所示，轴承座150的右端设置低压级电机200，阳转子130的右端伸进低压级电机200内部，低压级电机200用于驱动阳转子130旋转，从而实现低压级压缩机构100的空气压缩过程。
50.具体的，低压级电机200包括：电机壳体210、固定设置在电机壳体210内部的电机定子220、以及转动设置在电机定子220内的电机转子230。电机定子220的外周面与电机壳体210的内壁之间形成有若干个围绕圆周方向均匀分布的低压级散热通道240（参见图13），低压级散热通道240连通电机定子220轴向的两端（即图12中左右两端），电机转子230与阳转子130连接并驱动阳转子130旋转。
51.如图13和14所示，电机壳体210的内壁上形成有若干个沿圆周方向均匀分布的凹槽211，凹槽211贯穿电机壳体210轴向的两端，凹槽211与电机定子220的外周面连接后形成上文中的低压级散热通道240。相邻的两个凹槽211之间形成连接条212，连接条212沿轴向延伸，连接条212的内表面为弧形，且该弧形的弧度与电机定子220的外周面匹配，电机定子
220的外周面紧贴在连接条212的内表面上。
52.为了实现低压级定子220的固定，连接条212的内表面上形成有定位凸起213，定位凸起213与电机定子220的一个端部抵接，电机壳体210的端部设置有锁紧元件214，锁紧元件214与电机定子220的另一个端部抵接。作为举例，锁紧元件214为螺栓，螺栓的杆部伸进电机壳体210的端部内，螺栓的头部抵接在电机定子220的端面上，从而将电机定子220固定在电机壳体210内。更好的，可以在螺栓的头部与电机定子220的端面之间设置垫片，垫片能增大与电机定子220的端面之间的接触面积，提高锁紧力，保证锁紧的可靠性。
53.如图12所示，该压缩机还包括接线盒700，接线盒700设置在低压级电机200或高压级电机300上，使得接线盒700位于压缩机的中部，从而低压级压缩机构100压缩后形成的压缩空气会经过接线盒700，从而对接线盒700进行升温，并且电机产生的热量也能对接线盒700升温，使得接线盒处在压缩机的中温区，即使在-50℃环境下长期运行也不会结霜。
54.此外，低压级电机200和/或高压级电机300上还设置有喷油孔800，以对电机进行喷油降温。
55.以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。