旋轉壓縮機及具有其的製冷裝置的製作方法

2024-02-20 13:24:15 1

本發明涉及製冷領域，尤其是涉及一種旋轉壓縮機及具有其的製冷裝置。

背景技術：

在70多年的旋轉壓縮機歷史中，曲軸的供油方法基本沒有過變化。通過曲軸軸芯孔旋轉所產生的離心力，從儲油槽吸上來的油供給曲軸、與其滑動配合的軸承和活塞等滑動零部件。另外，離心式供油方法所產生的泵油量，與曲軸的泵腔內徑、旋轉速度和儲油槽的油麵高度成比例。

因此，曲軸的轉速為20rps以下的低速旋轉、起動時、除霜運轉或高速運轉等中(這些都稱之為高流量運轉條件)發生的儲油槽的油量、油麵降低，會變為泵油量不足的原因。使用滑動軸承的曲軸的潤滑方式為流體潤滑，供油不足會導致曲軸產生致命的磨損故障。

進入泵腔的高壓氣體也是供油不足的原因，需要在軸芯設置貫通孔以防止泵腔的壓力變動。但是貫通孔開孔於電機上部，在上述高流量運轉條件中、變為儲油槽的油排出到電機上部空間的通道，成為上述儲油槽油量、油麵下降的原因。

作為防止電機轉子過熱的方法、且用作多種用途的轉子氣孔，可用於蒸發溶解於油中的冷媒。其結果是，可減少排氣管排出的油量。但是，如以往一樣，油逃出到排氣管開孔的電機上部腔後，變為排油量增加的原因。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明提出一種旋轉壓縮機，防止轉子過熱且可以改善油排出量。

本發明還提出一種具有上述旋轉壓縮機的製冷裝置。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，配置排氣管的密封殼體中收納了由定子和轉子構成的電動電機、被所述轉子驅動的壓縮機構部和儲油槽，所述轉子具有貫穿其的轉子氣孔；所述壓縮機構部包括對汽缸內收納的活塞進行偏心旋轉驅動的曲軸，所述曲軸具有貫穿其的軸芯通道，所述軸芯通道具有在所述曲軸的兩端開孔的軸端入口和軸端出口；所述旋轉壓縮機還包括固定在所述轉子上的轉子蓋，所述軸端出口和所述轉子氣孔的入口位於所述轉子蓋內，潤滑油按照開孔於所述儲油槽的所述軸端入口、所述軸芯通道、所述軸端出口、所述轉子蓋、所述轉子氣孔的出口的方向流動。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，可以防止高流量運轉條件下的急劇油排出，增加軸芯通道的泵油量及泵揚程，可以防止轉子過熱且可以改善油排出量。

在本發明的一些實施例中，所述轉子氣孔的出口連接於與所述轉子同步旋轉的旋轉腔中，所述旋轉腔的外周壁配置氣孔。

在本發明的一些實施例中，所述轉子蓋的中心具有蓋凹部，所述排氣管的開孔端正對所述蓋凹部設置。

進一步地，所述排氣管的伸入到所述密封殼體內的部分上外套有氣流控制板，所述氣流控制板在所述轉子蓋上的正投影完全覆蓋所述蓋凹部。

根據本發明實施例的製冷裝置，包括根據本發明上述實施例的旋轉壓縮機。

根據本發明實施例的製冷裝置，通過設置上述的旋轉壓縮機，可以防止高流量運轉條件下的急劇油排出，增加軸芯通道的泵油量及泵揚程，可以防止轉子過熱且可以改善油排出量。

附圖說明

圖1為與本發明實施例1相關的、旋轉壓縮機內部和製冷循環的縱截面圖；

圖2為與實施例1相關的、壓縮機構部的詳細截面圖；

圖3為與本發明實施例2相關的、旋轉壓縮機內部和製冷循環的縱截面圖；

圖4為與實施例2相關的、壓縮機構部的詳細截面圖；

圖5為與本發明實施例1和2相關的、AC電源轉子的設計。

附圖標記：

殼體2、儲油槽28、潤滑油26、

電機6、轉子8、轉子氣孔8a、轉子蓋22、定子7、電機線圈7a、端環9、端環窗9a、蓋凹部22a、

壓縮機構部5、主軸承10、汽缸40、壓縮腔40a、副軸承15、曲軸30、主軸31、偏心軸32、副軸33、活塞16、滑片18、閥裝置12、排氣消音器11、泵腔35、軸端入口35a、軸端出口36a、主軸供油孔31b、軸芯通道36、

排氣管3、吸油管38、旋轉腔20、旋轉窗20a、氣流控制板24、

冷凝器50、膨脹閥51、蒸發器52、儲液罐53、吸氣管54。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係，除非另有明確的限定。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面參考圖1-圖5詳細描述根據本發明實施例的旋轉壓縮機，其中旋轉壓縮機可以為單缸壓縮機或者多缸壓縮機。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，配置排氣管3的密封殼體2中收納了由定子7和轉子8構成的電動電機6、被轉子8驅動的壓縮機構部5和儲油槽28，轉子8具有貫穿其的轉子氣孔8a，也就是說，轉子氣孔8a在平行於轉子8的旋轉中心線的方向上貫穿轉子8。

壓縮機構部5包括對汽缸40內收納的活塞16進行偏心旋轉驅動的曲軸30，曲軸30具有貫穿其的軸芯通道36，軸芯通道36具有在曲軸30的兩端開孔的軸端入口35a和軸端出口36a，軸端入口35a開孔於儲油槽28，即儲油槽28內的潤滑油26可以從軸端入口35a進入到軸芯通道36中。需要進行說明的是，曲軸30上設有與軸芯通道36連通的徑向孔，軸芯通道36內的潤滑油26可以通過徑向孔流向曲軸30的外周壁。

可以理解的是，壓縮機構部5還包括主軸承10和副軸承15等元件，主軸承10和副軸承15支撐曲軸30，活塞16外套在曲軸30上，流到曲軸30的外周壁上的潤滑油26可以潤滑主軸承10、副軸承15和活塞16。

旋轉壓縮機還包括固定在轉子8上的轉子蓋22，軸端出口36a和轉子氣孔8a的入口位於轉子蓋22內，潤滑油26按照開孔於儲油槽28的軸端入口35a、軸芯通道36、軸端出口36a、轉子蓋22、轉子氣孔8a的出口的方向流動。

轉子8帶動曲軸30轉動時，由於轉子氣孔8a與軸端出口36a連通，因此軸芯通道36的內部壓力下降，儲油槽28內的潤滑油26從軸端入口35a進入到軸芯通道36內，潤滑油26從軸端出口36a排入到轉子蓋22內，然後從轉子氣孔8a的入口流入轉子氣孔8a，最後潤滑油26從轉子氣孔8a的出口排出，在潤滑油26流動的過程中，可以對轉子8起到潤滑和降溫的作用。從轉子氣孔8a排出的潤滑油26大部分掉落到儲油槽28內。

從汽缸40排出的冷媒攜帶一部分潤滑油26通過電機線圈7a的間隙和轉子8的外周間隙流出到電動電機6的上部空間，在冷媒流動的過程中，冷媒被氣化且一部分潤滑油26從冷媒中分離出後掉落到儲油槽28內。

根據本發明實施例的旋轉壓縮機，可以防止高流量運轉條件下的急劇油排出，增加軸芯通道36的泵油量及泵揚程，可以防止轉子8過熱且可以改善油排出量。

在本發明的一些實施例中，轉子氣孔8a的出口連接於與轉子8同步旋轉的旋轉腔20中，旋轉腔20的外周壁配置氣孔(如下述的旋轉窗20a)。從而可以增加軸芯通道36的壓力下降，增加進入到軸芯通道36內的潤滑油26的油量，提高曲軸30的潤滑效率。

在本發明的一些實施例中，轉子蓋22的中心具有蓋凹部22a，排氣管3的開孔端正對蓋凹部22a設置。從而可以進一步降低油排出量。

進一步地，排氣管3的伸入到密封殼體2內的部分上外套有氣流控制板24，氣流控制板24在轉子蓋22上的正投影完全覆蓋蓋凹部22a。從而可以進一步降低油排出量。

根據本發明實施例的製冷裝置，包括根據本發明上述實施例的旋轉壓縮機。

根據本發明實施例的製冷裝置，通過設置上述的旋轉壓縮機，可以防止高流量運轉條件下的急劇油排出，增加軸芯通道36的泵油量及泵揚程，可以防止轉子8過熱且可以改善油排出量。

下面參考圖1-圖5詳細描述根據本發明兩個具體實施例的旋轉壓縮機。

實施例1：

圖1和圖2中，旋轉壓縮機的密封殼體2(以下簡稱殼體2)的內周壁上固定有電動電機6(以下簡稱電機6)、被電機6驅動的壓縮機構部5。

配置於殼體2底部的儲油槽28中，存入潤滑油26(以下簡稱油26或油)。

壓縮機構部5包括：固定於殼體2內周壁的主軸承10、汽缸40、副軸承15、與上述兩個軸承滑動配合的曲軸30、被曲軸30驅動以偏心旋轉的活塞16和往復運動的滑片18。主軸承10上配置收納閥裝置12的排氣消音器11。

曲軸30由轉子8固定，曲軸30包括：與主軸承10滑動配合的主軸31、與活塞16滑動配合的偏心軸32、與副軸承15滑動配合的副軸33。主軸承10和副軸承15分別配置螺旋狀的油槽31a和油槽33a，偏心軸32上配置油槽32a。

將上下貫通曲軸30的軸芯通道36的下部增加通道內徑以構成泵腔35。在曲軸30的兩端具有軸端入口35a和軸端出口36a。軸端入口35a與開孔於儲油槽28的吸油管38連接，軸端出口36a和轉子氣孔8a一起開孔於固定在轉子8上端面的轉子蓋22內。

軸芯通道36的內徑與泵腔35的內徑相近，經由軸芯通道36，可從轉子氣孔8a的出口多排出油的排出量。在軸端入口35a和殼體2底面之間間隙小的設計中，可省略吸油管38。為了增加泵腔35的泵揚程能力，在泵腔35的內徑壓入螺旋狀板，圖示省略。

貫通轉子8的4～8個轉子氣孔8a，是壓縮機運轉中過熱的轉子8的冷卻孔。一般，電機為變頻式DC電機，也多採用定速AC電機。

通過轉子8的旋轉，轉子氣孔8a下側開孔端、與此連通的轉子蓋22和泵腔35的內部壓力下降。如果轉子氣孔8a的旋轉徑一定，該壓力下降量將與轉子8的旋轉速度和殼體2的壓力(氣體密度)成比例。因此，其特點是，殼體2的內壓在高壓側的旋轉壓縮機，轉子氣孔8a旋轉產生的壓力下降量大。

如上所述，因為泵腔35與轉子氣孔8a的開孔端連通，泵腔35的壓力(Pa)與旋轉的轉子氣孔8a的開孔端壓力(Pt)相當，Pa＝Pt。例如，曲軸30的旋轉數是20rps，殼體2內壓(Pc)與泵腔35壓力(Pa)的差壓ΔP＝Pc-Pa是500Pa，通過該差壓ΔP，泵腔35的泵揚程大約上升5.5cm。如果旋轉壓縮機是1.5HP級，可搭載到家用空調機上。

圖2，把存入儲油槽28中的油26的初期油麵看作OL1，通過其後的冷媒注入，冷媒溶解到油26中，油麵上升、變為OL2，比圖2中汽缸40的中央高一些。溶解到油26中的冷媒量，在壓縮機停止時和運轉時不相同，在通常10～40％的範圍中，成為儲油槽28的油麵和油粘度的變動要因。

穩定運轉時的儲油槽油麵，一般在OL1和OL2間變動；而在長時間停止後的起動之後或大量的液體冷媒返回的除霜運轉中，因為吸入壓力高，所以壓縮腔40a排出的排出冷媒量變為最大。該運轉條件，稱為高流量運轉條件。

壓縮腔的排氣孔在電機下側，在沒有轉子蓋且軸端出口開孔於電機上腔的以往設計中，高流量運轉條件下，壓縮腔的大量冷媒，從電機下側通過到電機上腔。通過此時發生的電機通過阻力，儲油槽的壓力變得比電機上腔的壓力大。

假設此時的電機通過壓力差為3000Pa，儲油槽28的大量油通過曲軸的軸端入口、從軸端出口噴出，與冷媒一起、變為從排氣管排出到製冷循環的排油量。該排油量，變為穩定運轉時的排油量(約0.5％)的10倍以上，儲油槽的油量急劇下降，圖2的OL1大幅度下降，如變為OL3。

本發明中，曲軸30的軸端出口36a被轉子蓋22密封，軸端出口36a的壓力與電機下側的壓力相當，不會從壓縮腔40a發生冷媒排出。因此，在高流量運轉條件中，儲油槽28的油麵大幅度下降的現象，可得到原理性的迴避。上述排油量的0.5％，是相對冷媒循環量的比率，一般稱為OCR(油循環比)。

其次，因為儲油槽28的油麵下降、或曲軸30的20rps等旋轉速度下降，泵腔35的泵揚程變少，首先，給主軸供油孔31b的供油不足，會出現油到達不了油槽31a上端的問題。也就是說，是泵揚程到達不了圖2所示油麵OLp的原因。

實施例1，假設20rps旋轉速度的差壓ΔP是500Pa，通過該差壓、泵腔35的泵揚程大約上升5.5cm，可充分上升至OLp。也就是說，通過轉子氣孔8a的旋轉而使得壓力下降，從而泵揚程變高。

其次，轉子8是壓縮機中最高溫的，油29和轉子8的溫度差一般在30℃以上。因此，U轉彎轉子蓋22的油與轉子氣孔8a接觸後，溶解到油中的冷媒(10～40％)氣化、冷卻轉子8。通過轉子氣孔8a、大幅度降低冷媒溶解的油，落到儲油槽28中，從而被回收。

氣化、減少油量的冷媒，通過電機線圈7a的間隙和轉子8的外周間隙(氣孔間隙)，流出到電機6的上部空間。充分脫油的氣體冷媒從排氣管3排出到冷媒循環的冷凝器50中，按照膨脹閥51、蒸發器52、儲液罐53、吸氣管54的順序，返回到壓縮腔40a中。因此，可在規格內管理OCR。

這樣一來，實施例1，

(1)通過不在電機6的上部空間開孔軸端出口36a，可防止高流量運轉條件下的急劇油排出；

(2)通過轉子氣孔8a的旋轉，可降低泵腔35的壓力，增加泵油量及泵揚程；

(3)防止轉子8的過熱，可改善油排出量。

實施例2：

圖3和圖4所示的實施例2，與實施例1相比，為了增加泵腔的壓力下降，在轉子氣孔8a的出口追加旋轉腔20。在旋轉腔20的外周壁上，配置多個圓柱形的旋轉窗20a。

被轉子鉚釘8b固定到轉子8下端的旋轉腔20位於主軸承10的軸承上端附近的外周。該旋轉間隙(C)，為了防止氣體洩漏，設計到0.2mm以下。實施例2，旋轉窗20的旋轉徑比轉子氣孔8a的旋轉徑大，通過加工旋轉窗20的孔徑和形狀，與實施例1相比、可增大泵腔35的壓力下降。

在儲油槽28的油麵從汽缸40下端(OL1)到中央附近(OL2)穩定的條件下，與實施例1相同，上升泵腔35的油26，從軸芯通道36、經過軸端出口36a，從轉子蓋22、面向多個轉子氣孔8a落下、返回到旋轉腔20中，從旋轉窗20a、向電機線圈7a的內側飛散。

圖5，是配有端環9的交流電機轉子8中具有轉子蓋22和旋轉腔20的設計例。轉子蓋22通過配置在端環9上的轉子鉚釘8b固定到轉子8上。旋轉腔20固定到下側的端環9上。下側的端環9配置有與圖4所示的旋轉窗20a相當數量的多個端環窗9a。

蓋凹部22a是在轉子蓋22中心衝壓成型的凹部，氣流控制板24固定的排氣管3的入口面向蓋凹部22a開孔。蓋凹部22a通過旋轉的轉子蓋22、靜止的氣流控制板24的整流效果，可防止比氣體冷媒質量大的油流入到排氣管3中，發揮降低從排氣管3排出的排油量的效果。圖1和圖3所示的轉子蓋22，是與圖5所示的轉子蓋22相同的設計。

本發明的旋轉壓縮機可搭載到空調、製冷裝置、熱水器等上。另外，旋轉壓縮機還可以是活塞旋轉臥式旋轉壓縮機、活塞及滑片一體的搖動式旋轉壓縮機、活塞及滑片一體的臥式旋轉壓縮機。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，第一特徵在第二特徵「上」或「下」可以是第一和第二特徵直接接觸，或第一和第二特徵通過中間媒介間接接觸。而且，第一特徵在第二特徵「之上」、「上方」和「上面」可是第一特徵在第二特徵正上方或斜上方，或僅僅表示第一特徵水平高度高於第二特徵。第一特徵在第二特徵「之下」、「下方」和「下面」可以是第一特徵在第二特徵正下方或斜下方，或僅僅表示第一特徵水平高度小於第二特徵。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。