壓縮機及熱泵系統的製作方法

2023-09-15 04:21:55 2

本發明涉及製冷制熱設備領域，尤其涉及一種壓縮機及熱泵系統

背景技術：

渦旋壓縮機因其效率高、體積小、質量輕、運行平穩而被廣泛應用在空調和熱泵等系統中。在渦旋壓縮機中，由動渦旋盤和靜渦旋盤上的型線相互嚙合形成一系列的月牙形壓縮腔，伴隨著動渦旋盤的偏心運轉，月牙形壓縮腔由外圍不斷的向中心移動。由此，腔內的冷媒被推向中心，其容積不斷減小壓力不斷升高，直至與中心排氣孔相通，冷媒成為高壓氣體被排出壓縮腔，完成壓縮過程。

在渦旋壓縮機運轉過程中，依靠潤滑油實現摩擦部的潤滑及密封，其過程如下所述，潤滑油儲藏在壓縮機內密封空間的下部，形成油池，曲軸的下端安裝有泵油裝置，並位於油池內，曲軸內開設有軸向貫通的油孔以及在與各軸承處摩擦的位置開設徑向出油孔，曲軸在電機的帶動下旋轉，油池內潤滑油通過泵油裝置和油孔供向壓縮機上部空間的泵體中及各軸承孔進行潤滑，然後通過回油通道回到底部油池，實現潤滑油的循環，維持壓縮機的正常運轉。

壓縮機在運行過程中，潤滑油會隨著冷媒的流動從而部分被排到壓縮機外，若排出壓縮機外的潤滑油不能及時回到壓縮機內部，會導致壓縮機潤滑油不足，產生缺油的現象，易發生軸承等滑動部位燒結等問題致使壓縮機報廢。在空調系統中，壓縮機排出的潤滑油通常被系統中的油分裝置過濾並存儲，油分裝置中有回油管連接到壓縮機吸氣通道中，並使用閥開關進行回油控制。現有的回油控制方法，不能根據壓縮機內部的實際潤滑油儲存量情況進行適當的回油，可能存在當壓縮機缺油時仍未開啟回油，導致壓縮機異常磨損甚至燒毀的問題發生。

技術實現要素：

本發明的技術是基於發明人對以下事實的發現作出的技術改進：

出現壓縮機缺油時仍未開啟回油的原因是現有的回油控制方法是根據時間來進行回油控制的，在系統運行過程中，每間隔一段時間設置一次回油控制，回油時，開啟調節閥，油分中的油在壓差作用下進入到壓縮機內實現回油，這樣「機械性」的回油控制並不能與壓縮機的實際工況相匹配。為解決這一技術問題，本發明旨在提出一種壓縮機，所述壓縮機能夠根據壓縮機的實際工作狀況進行回油控制。

本發明還旨在提出一種具有上述壓縮機的熱泵系統。

根據本發明實施例的壓縮機，所述壓縮機適於應用在熱泵系統中，所述熱泵系統設有與所述壓縮機相連的回油裝置以及用於控制所述回油裝置的控制裝置，所述壓縮機上設有用於檢測腔內油位高度的檢測件，所述控制裝置適於與所述檢測件電連接以根據檢測結果控制回油。

根據本發明實施例的壓縮機，由於設置可檢測壓縮機內部油位的檢測件從而實現根據檢測件的檢測結果來控制回油，保證了壓縮機的內部始終具有足夠的潤滑油，避免了因缺油導致的異常磨損或壓縮機燒毀情況發生。

在一些實施例中，所述檢測件包括溫度傳感器。

具體地，所述壓縮機為立式壓縮機，所述溫度傳感器為三個且分別為第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，所述第一溫度傳感器位於所述壓縮機的定子的上方，所述第二溫度傳感器位於所述定子的下方，所述第三溫度傳感器位於所述壓縮機的最低油位處。

更具體地，所述第一溫度傳感器檢測出的實際溫度為t1，所述第二溫度傳感器檢測出的實際溫度為t2，所述第三溫度傳感器檢測出的實際溫度為t3，所述控制裝置根據|t1-t2|以及|t2-t3|的計算結果判斷是否回油。

更具體地，當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≤△t2時，所述控制裝置開啟回油，其中，△t1為第一設定差值，△t2為第二設定差值；當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≥△t2時，或者當|t1-t2|≥△t2，且|t2-t3|≤△t1時，所述控制裝置停止回油。

更具體地，所述第一設定差值△t1的取值範圍在0-2℃之間；所述第二設定差值△t2的取值範圍在2-10℃之間。

在一些可選的實施例中，所述壓縮機內設有導熱管，所述溫度傳感器套設於所述導熱管內。

具體地，所述導熱管穿設且焊接在所述壓縮機的殼體上。

在另一些實施例中，所述檢測件包括液位傳感器。

具體地，所述液位傳感器形成為長條形且沿所述壓縮機的高度方向設在所述壓縮機內。

更具體地，所述液位傳感器通過點焊固定在所述壓縮機的殼體內壁上。

更具體地，所述液位傳感器的數據線穿設在所述壓縮機的殼體上，且所述數據線在與所述殼體的連接處外套有玻璃體。

根據本發明實施例的熱泵系統，包括所述的壓縮機。

根據本發明實施例的熱泵系統，由於該系統內的壓縮機能夠實現根據實際工況來進行回油操作，避免了因缺油導致的壓縮機異常磨損或壓縮機燒毀情況發生，從而提高了熱泵系統的工作穩定性。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發明一個實施例的壓縮機的整體結構示意圖。

圖2是本發明另一個實施例的壓縮機的整體結構示意圖。

圖3是本發明實施例的熱泵系統的結構示意圖。

附圖標記：

熱泵系統1000、

壓縮機100、靜渦旋盤1、動渦旋盤2、十字滑環3、主機架4、曲軸5、定子6、轉子7、副機架8、下蓋9、導油部件10、殼體11、排氣管12、吸氣管13、上蓋14、油氣分離器20、第一溫度傳感器31、第二溫度傳感器32、第三溫度傳感器33、導熱管34、液傳感器35、回油孔40、中心油孔41、儲油部43、

控制裝置200、控制閥21、

檢測件300、

回油裝置400。

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，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考圖1-圖3描述根據本發明實施例的壓縮機100。

如圖3所示，根據本發明實施例的壓縮機100適於應用在熱泵系統1000中，熱泵系統1000設有與壓縮機100相連的回油裝置400以及用於控制回油裝置400的控制裝置200，壓縮機100上設有用於檢測腔內油位高度的檢測件300，控制裝置200適於與檢測件300電連接以根據檢測結果控制回油。

可以理解的是，檢測件300可以檢測壓縮機100內的油位高度，當壓縮機100內的油位高度低於保證壓縮機100正常運轉的最低油位高度時，檢測件300將信號傳遞給控制裝置200，控制裝置200即可控制熱泵系統1000內的回油裝置400，使得潤滑油回到壓縮機100內。由此，當壓縮機100油池內油位高度低於最低油位時，熱泵系統1000立即通過回油裝置400向壓縮機100回油。避免了壓縮機100因為缺乏潤滑油出現異常磨損甚至燒毀的現象發生。

根據本發明實施例的壓縮機100，由於設置可檢測壓縮機100內部油位的檢測件300，從而實現根據檢測件300的檢測結果來控制回油，保證了壓縮機100的內部始終具有足夠的潤滑油，避免了因缺油導致的異常磨損或壓縮機燒毀情況發生。

在一些實施例中，如圖1所示，檢測件300包括溫度傳感器，從而可通過檢測處的溫度判斷殼體內油位高度。

這裡利用溫度傳感器檢測的溫度判斷油位高度的方法有多種。例如，可將溫度傳感器設置在最低油位處，預先測量正常使用情況下，該最低油位處浸油時的溫度範圍以及缺油時的溫度範圍。實際應用中溫度傳感器檢測出實際溫度，根據該實際溫度具體處於哪個溫度範圍，來判斷該最低油位處是否浸油，從而判斷是否需要補油。

在本發明的一個具體實施例中，如圖1所示，壓縮機100為立式壓縮機，溫度傳感器為三個且分別為第一溫度傳感器31、第二溫度傳感器32和第三溫度傳感器33，第一溫度傳感器31位於壓縮機100的定子6的上方，第二溫度傳感器32位於定子6的下方，第三溫度傳感器33位於壓縮機100的最低油位處。

可以理解的是，根據壓縮機100的工作狀態，三個溫度傳感器測量的溫度情況有以下三種：

(1)第一溫度傳感器31檢測的是腔內冷媒的溫度，第二溫度傳感器32檢測的是腔內冷媒的溫度，第三溫度傳感器33檢測的是腔內冷媒的溫度；

(2)第一溫度傳感器31檢測的是腔內冷媒的溫度，第二溫度傳感器32檢測的是腔內潤滑油的溫度，第三溫度傳感器33檢測的是腔內潤滑油的溫度；

(3)第一溫度傳感器31檢測的是腔內冷媒的溫度，第二溫度傳感器32檢測的是腔內冷媒的溫度，第三溫度傳感器33檢測的是腔內潤滑油的溫度。

由於第三溫度傳感器33放置的位置為壓縮機100的最低油位處，因此當第三溫度傳感器33檢測的是腔內冷媒的溫度時意味著此時壓縮機100處於缺油狀態。由此，即可利用三個溫度傳感器的測量結果來判斷壓縮機100是否缺油。

當然溫度傳感器的個數並不限於三個，還可以是兩個或者多個。

在本發明的描述中，需要理解的是，限定有「第一」、「第二」、「第三」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是三個以上。

更具體地，第一溫度傳感器31檢測出的實際溫度為t1，第二溫度傳感器32檢測出的實際溫度為t2，第三溫度傳感器33檢測出的實際溫度為t3，控制裝置200根據|t1-t2|以及|t2-t3|的計算結果判斷是否回油。

更具體地，當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≤△t2時，控制裝置200開啟回油，其中，△t1為第一設定差值，△t2為第二設定差值；當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≥△t2時，或者當|t1-t2|≥△t2，且|t2-t3|≤△t1時，控制裝置200停止回油。

根據前文描述，三個溫度傳感器測量的溫度為腔內潤滑油或者腔內冷媒的溫度值，因此如果當兩個溫度傳感器測量的均是腔內冷媒的溫度時二者的溫差較小，如果一個測量的是腔內冷媒的溫度，另一個測量的是腔內潤滑油的溫度，則二者的溫差較大。由此可以根據相鄰兩個溫度傳感器之間的溫差來判斷腔內潤滑油油位是否低於最低位。

具體而言，當三個溫度傳感器均測量的是腔內冷媒的溫度時，即三個溫度溫度傳感器測量的溫度差值較小，此時壓縮機100內的潤滑油已經低於最低油位，此時需要壓縮機100需要回油。

當第一溫度傳感器31檢測的是腔內冷媒的溫度，第二溫度傳感器32檢測和第三溫度傳感器33檢測的是腔內潤滑油的溫度時。第一溫度傳感器31與第二溫度傳感器32檢測的溫度差別較大，即二者檢測值的差值較大，第二溫度傳感器32與第三溫度傳感器33檢測的溫度差別較小，即二者檢測值的差值較小，此時壓縮機100內的潤滑油「淹沒」第二溫度傳感器32，由於第二傳感器的位置高於第三溫度傳感器33，此時壓縮機100內的潤滑油非常充盈。

當第一溫度傳感器31和第二溫度傳感器32檢測的是腔內冷媒的溫度，第三溫度傳感器33檢測的是腔內潤滑油的溫度時。第一溫度傳感器31與第二溫度傳感器32檢測的溫度差別較小，即二者檢測值的差值較小，第二溫度傳感器32與第三溫度傳感器33檢測的溫度差別較大，即二者檢測值的差值較大，此時壓縮機100內的潤滑油「淹沒」第三溫度傳感器33，由於第三溫度傳感器33設置的位置為壓縮機100內最低油位，此時壓縮機100內的潤滑油較為充盈。

綜上所述，通過三個溫度傳感器的溫度差值能較為準確的判斷出壓縮機100內的潤滑油油位高度。

可選地，第一設定差值△t1的取值範圍在0-2℃之間；第二設定差值△t2的取值範圍在2-10℃之間。

優選地，第一設定差值△t1為1℃，第二設定差值△t2的取值範圍在3-5℃之間。

在一些可選的實施例中，壓縮機100內設有導熱管34，溫度傳感器套設於導熱管34內。由此，可以保證溫度傳感器測量結果的準確性，保證了能夠準確地檢測壓縮機100內的油位高度。

具體地，導熱管34穿設且焊接在壓縮機100的殼體11上。焊接的方式較為牢固，並且保證了壓縮機100殼體11的密封性。當然導熱管34還可以通過螺栓連接等其他方式連接在壓縮機100的殼體11上。可選地，導熱管34為銅管，由此導熱係數大，測量更加準確。

在另一些實施例中，檢測件300包括液位傳感器35。

具體地，液位傳感器35形成為長條形且沿壓縮機100的高度方向設在壓縮機100內。

可以理解的是，液位傳感器35可以直接檢測壓縮機100腔體內的潤滑油油位高度。因此，只要預先標定最低油位高度，液位傳感器35可直接測量油位高度，若油位高度位於最低油位之上，無需進行回油控制；若油位高度到達最低油位或以下，則開啟回油控制，

可選地，液位傳感器35通過點焊固定在壓縮機100的殼體11內壁上。焊接的方式較為牢固，並且保證了壓縮機100殼體11的密封性。當然，液位傳感器35還可以通過螺栓連接等其他方式連接在壓縮機100的殼體11上。

更具體地，液位傳感器35的數據線穿設在壓縮機100的殼體11上，且數據線在與殼體11的連接處外套有玻璃體。由此，保證了壓縮機100的殼體11的密封性能。

下面參考圖1-圖2描述本發明一個具體實施例的壓縮機100。

本實施例的壓縮機100為渦旋壓縮機，壓縮機100由靜渦旋盤1、動渦旋盤2、十字滑環3、主機架4、曲軸5、定子6、轉子7、副機架8等部件以及構成密閉空間的殼體11、上蓋14、下蓋9組成，冷媒從吸氣管13中吸入到由靜渦旋盤1和動渦旋盤2構成的多個月牙形壓縮腔中壓縮，壓縮完成後由靜渦旋盤1上的排氣孔排到排氣腔中，並向下排到電機所處的高壓腔中冷卻電機，最後由排氣管12排出。在壓縮機100運轉過程中，潤滑油在曲軸5下部的導油部件10的作用下，從油池沿著曲軸5的中心油孔41向上部供油，在潤滑軸承後進入到主機架4的儲油部43中，並從回油孔40流出返回底部油池，部分潤滑油也會進入到壓縮腔內潤滑動渦旋盤2和靜渦旋盤1。

如圖3所示，在空調系統中，隨著壓縮機100的運轉，部分潤滑油會被冷媒帶出壓縮機100外，並進入到油氣分離器20中，經油氣分離器20過濾後，帶出的潤滑油被過濾掉並儲藏在油氣分離器20中，冷媒繼續在系統中循環。油氣分離器20使用毛細管連通到壓縮機100的吸氣管13處，並通過控制裝置200的控制閥21的開關進行回油控制。

在壓縮機100定子6的上部空間和下部空間、以及要求的最低油油位處三個位置w1、w2、w3分別安裝第一溫度傳感器31、第二溫度傳感器32和第三溫度傳感器33，並套設在與殼體11焊接固定的導熱管34內，溫度傳感器連接到系統中的溫度採集中心進行該處的溫度採集。因油池中的溫度與殼體內冷媒的溫度具有一定溫度差，可在系統中預定溫度差第一設定差值△t1和第二設定差值△t2，△t1設定值在0-2℃之間(1℃左右最優)，△t2設定值在2-10℃之間(3-5℃最優)，該溫度差值也可根據不同的工況設定。

假定第一溫度傳感器31的測量值為t1，第二溫度傳感器32的測量值為t2，第三溫度傳感器33的測量值為t3。

當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≤△t2時，可判斷出油液面已經低於最低油位w3要求，此時，控制裝置200控制回油毛細管的控制閥21打開，強制開啟回油，油池油位隨之上升；當|t1-t2|≤△t1，且|t2-t3|≥△t2時(此時潤滑油油位在w2-w3之間)，或者當|t1-t2|≥△t2，且|t2-t3|≤△t1時(此時潤滑油油位在w1-w2之間)，可判斷出油液面在最低油位要求之上，控制裝置200控制回油毛細管的控制閥21關閉，不進行回油。通過該回油控制，可保證壓縮機100內始終具有足夠的潤滑油，避免因缺油導致的異常磨損或壓縮機100燒毀。

實施例二

如圖3所示，本實施例壓縮機主體結構與實施例一相同，在定子6的下部空間貼著殼體11的內表面，可軸向設置液位傳感器35，通過貫穿殼體11的數據線連接到數據採集中心，並預先標定最低油油位位置w4，液位傳感器35可直接測量油位高度，若油位高度位於最低油位之上，無需進行回油控制；若油位高度到達最低油位或以下，則開啟回油控制，保證壓縮機始終有足夠的潤滑油。液位傳感器35可通過點焊等方式固定在殼體11內壁，貫穿殼體11的數據線通過包圍在數據線外部的玻璃體等方式與殼體固定，並實現該處的密封。

根據本發明實施例的熱泵系統1000，包括所述壓縮機100。

壓縮機100的結構已在前文進行了詳細敘述，在此不做贅述。

根據本發明實施例的熱泵系統1000，由於該系統內的壓縮機100能夠實現根據實際工況來進行回油操作，避免了因缺油導致的壓縮機異常磨損或壓縮機燒毀情況發生，從而提高了熱泵系統1000的工作穩定性。

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一定指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何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。