空調系統及其旋轉式壓縮機和控制出油率的方法與流程

2023-06-07 10:03:12 1

本發明涉及壓縮機，具體涉及壓縮機的出油控制。

背景技術：
壓縮機尤其是變頻壓縮機高轉速時出油率高，回油困難，不僅影響壓縮機可靠性，而且導致系統匹配性能下降。現有的降低出油率的方法通常是採取各種措施來增加回油，這雖然一定程度上降低了出油率，然而同時帶來了結構變得複雜，成本提高等問題。因此，需要提供一種能夠有效降低出油率，尤其是高轉速時的出油率的裝置和方法，其能夠以低成本實現出油率的降低並且可靠性高。

技術實現要素：
發明人經過深入的研究後發現，在壓縮機高轉速時出油率高，這主要是由於在高轉速下，進入曲軸的潤滑油量大大增加，超出潤滑所需要的量。因此，在壓縮機高轉速下，如果能夠降低進入曲軸的潤滑油量，則可降低出油率。發明人還發現，壓縮機旋轉時，壓縮機曲軸下方的潤滑油會形成壓差，轉速越高，壓差越大，該壓差足以導致經適當設置的構件浮起。因此，發明人考慮在曲軸下方設置可浮動構件，該可浮動構件能夠在壓縮機達到預定轉速浮起，從而減小吸油口的面積，進而減少進入曲軸的潤滑油量，降低出油率。因此，本發明的發明目的是設計一種浮球式變油量泵油方案，通過減小高轉速時曲軸吸油口的通流面積使得高轉速下曲軸的泵油量減少，一方面保證高轉速時油池油麵高度，提高壓縮機可靠性，另一方面從源頭上減少泵油量還可以達到降低高轉速時出油率的目的。根據本發明的一方面，本發明提供了一種旋轉式壓縮機，所述旋轉式壓縮機具有外殼，所述外殼內設有曲軸和油池，所述曲軸的朝向所述油池的一端設有吸油機構，其特徵在於，所述油池內靠近所述吸油機構的位置處設有流量調節裝置，所述流量調節裝置包括：浮動件，所述浮動件設置成在所述曲軸轉速達到預定轉速時上浮，從而使得所述吸油機構的通流面積減小，進而使得所述吸油機構吸入的潤滑油減少；以及限位機構，所述限位機構固定於所述外殼內壁上，並用於限定所述浮動件上浮時其最靠近所述吸油機構的部位距離所述吸油機構的最小距離以及限定所述浮動件在不上浮時其最靠近所述吸油機構的部位距離所述吸油機構的最大距離。一實施例中，所述曲軸內部設有導油通道，所述吸油機構為所述導油通道的朝向所述油池的一端的吸油口。另一實施例中，所述曲軸的朝向所述油池的一端還設有集塵圈，所述集塵圈露出曲軸的部分設有進油口，所述吸油機構為所述集塵圈的所述進油口。較佳地，所述預定轉速為約4500～6000轉/分鐘。較佳地，所述最小距離選自1mm～2mm中任意值，所述最大距離選自10mm～12mm中任意值。更佳地，所述最小距離選自1mm～1.5mm中任意值，所述最大距離選自10mm～11mm中任意值。較佳地，所述浮動件為浮球，當所述吸油機構為集塵圈的進油口時，所述集塵圈的進油口為圓形通孔，所述浮球的外徑為所述進油口直徑的1.1～1.5倍。另一實施例中，所述浮動件為由聚四氟乙烯等與冷媒/潤滑油組合相容的材料製成，質量越輕越好。較佳地，所述外殼包括殼體和下殼蓋，所述限位機構固定於下殼蓋上並與油池內潤滑油流體連通，且所述浮動件被限制於所述限位機構內並能夠在所述限位機構內隨潤滑油上下移動。較佳地，所述限位機構通過焊接或螺栓連接方式固定在所述下殼蓋上。另一實施例中，所述外殼包括殼體和下殼蓋，所述限位機構的一端固定於下殼蓋上，另一端固定連接有所述浮動件，並且在所述曲軸的轉速達到預定轉速時，所述限位機構在所述浮動件的作用下變形，從而允許所述浮動件朝向所述吸油機構運動。較佳地，所述限位機構為籠狀件，在籠狀件內部設有隔柵，所述籠狀件的頂端設有柵格，所述浮動件布置於所述隔柵與所述柵格之間，且所述籠狀件與所述吸油機構之間的距離等於所述最小距離，而所述隔柵與所述吸油機構之間的距離等於所述最大距離。另一實施例中，所述限位機構為彈簧，所述浮動件為浮球，所述彈簧的一端固定於下殼蓋上，另一端與所述浮球固定連接。較佳地，所述限位機構還包括柔性線，所述柔性線的一端固定連接於所述浮球的下端，另一端固定連接於所述下殼蓋。根據本發明的另一方面，還提供了一種空調系統，所述空調系統包括室外機、室內機和連接管道，所述室外機包括上述旋轉式壓縮機。根據本發明的又一方面，提供了一種控制旋轉式壓縮機出油率的方法，所述壓縮機具有外殼，所述外殼內設有曲軸和油池，所述曲軸的朝向所述油池的一端設有吸油機構，其特徵在於，所述方法包括在所述油池內靠近所述吸油機構設置流量調節裝置，使得在所述壓縮機的轉速達到預定轉速時，所述吸油機構的通流面積減小，進而使得所述吸油機構吸入的潤滑油減少。本發明的旋轉式壓縮機利用在曲軸高速旋轉時，潤滑油產生上下壓差，該上下壓差足夠導致經適當設置的浮動件上下浮動，因此，利用該原理，本發明的壓縮機在曲軸的吸油機構下方設置有流量調節裝置，該流量調節裝置包括一浮動件，該浮動件能夠在曲軸達到預定轉速時上浮，從而減少吸油機構的通流面積，使得吸油機構吸入的潤滑油量減少，從而從源頭上控制降低出油率。本發明的流量調節裝置結構簡單，可靠性高，成本低，且降低出油率效果明顯。附圖說明圖1是設有根據本發明的一實施例的流量調節裝置的壓縮機的局部剖視圖；圖2是圖1的流量調節裝置的限位機構的立體圖；圖3是設有根據本發明的另一實施例的流量調節裝置的壓縮機的局部剖視圖；以及圖4示出設有圖1的流量調節裝置的又一壓縮機的局部剖視圖。具體實施方式以下將結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細說明，以便更清楚理解本發明的目的、特點和優點。應理解的是，附圖所示的實施例並不是對本發明範圍的限制，而只是為了說明本發明技術方案的實質精神。圖1是設有根據本發明的一實施例的流量調節裝置10的旋轉式壓縮機100的局部剖視圖。如圖1所示，旋轉式壓縮機100具有由殼體101和下殼蓋102構成的外殼，外殼內設有電機(圖未示)和壓縮機構，壓縮機構包含曲軸103，在曲軸103下端，即曲軸103的朝向壓縮機底部油池的一端設有集塵圈104，集塵圈設有進油口104a，進油口與曲軸的吸油口103a流體連通，使得曲軸在旋轉時進油口104a自油池泵取潤滑油並流入吸油口103a。為清楚起見，圖1僅示出壓縮機的一部分，即壓縮機下部的包含曲軸103的部分。本領域的技術人員將理解，本發明的流量調節裝置10可用於包含曲軸的任何現有的旋轉式壓縮機，比如立式旋轉式壓縮機和臥式旋轉式壓縮機。因此，在此不再詳細描述壓縮機的其他部分的結構。如圖1所示，流量調節裝置10位於進油口104a下方，並離進油口104a有一預定距離。流量調節裝置10包括浮球11和浮球限位機構12，其中浮球11位於限位機構12內部，並由限位機構12限制而僅能在一定範圍內上下移動。在壓縮機的曲軸轉速達到預定轉速時，浮球上浮(對於臥式旋轉式壓縮機，這裡的上浮指的是朝向進油口浮起)，從而使得進油口104a的通流面積減小，進而使得從進油口104a吸入的潤滑油減少，有利於降低出油率，但仍然滿足壓縮機的潤滑要求。較佳地，所述預定轉速為約4500轉/分鐘。本實施例中，浮球11為一圓球體，較佳地為空心圓球體。但本領域的技術人員將理解，浮球11也可以由在曲軸轉速達到預定轉速時能夠浮起的浮動件來替代，這些浮動件的形狀可以為橢球體、正方體或圓柱體等，且較佳地為空心的。浮球可由聚四氟乙烯等能夠與冷媒/潤滑油組合相容的材料製成，質量越輕越好。如圖2所示，限位機構12為籠狀件，包括籠體121、柵格狀頂端122和位於籠體內部的隔柵123，其中籠體121、柵格狀頂端122和隔柵123界定一空間，用於容納浮球11並將浮球11限制成只能在該空間內移動，尤其是上下移動。本實施例中，籠體121為大致圓筒形，在圓筒側壁上設有多個通槽(或通孔)121a，從而使得籠體212內部與壓縮機中的潤滑油流體連通。其他實施例中，籠體也可以具有任何合適的形狀，諸如空心且在側壁上設有通孔或通槽的正方體或長方體。本實施例中，柵格狀頂端122設有十字形柵格122a。然而，本領域技術人員將理解，頂端122可以具有其他形狀，只要其能夠限制浮球向上脫離限位機構12並限定浮球上浮時其頂部距離進油口的最小距離，以及使得限位機構內部經由其與壓縮機中的潤滑油流體連通即可。隔柵123具有類似於頂端122的形狀，並用於限定浮球在不上浮時其頂部距離進油口的最大距離。限位機構12可以通過焊接、粘結或螺栓連接等方式固定於壓縮機的下殼蓋102上並浸入潤滑油中。發明人經過研究發現，隨著浮球頂部至進油口距離增大到一預定值，曲軸轉速升高時浮球上浮不明顯，所以，對浮球最靠近進油口的部位至進油口的初始距離(本實施例中，為隔柵123至進油口的距離)有一個最大值Hmax要求，經研究得知，Hmax＝10mm～12mm，取決於不同壓縮機的最高轉速和潤滑要求。較佳地，Hmax＝10mm～11mm。發明人還發現，隨著曲軸轉速持續升高，浮球上浮並可能使得曲軸的泵油量不能滿足壓縮機的潤滑要求，所以，浮球上浮後其最靠近進油口的部位至進油口的距離(本實施例中，頂端下表面至進油口的距離)有一個最小值Hmin要求，Hmin＝1mm～2mm，取決於不同壓縮機的最高轉速和潤滑要求。較佳地，Hmin＝1mm～1.5mm。較佳地，浮球的外徑為進油口直徑的1.1～1.5倍。圖3是設有根據本發明的另一實施例的流量調節裝置10』的壓縮機100』的局部剖視圖。圖3所示的壓縮機與圖1所示的壓縮機不同之處僅在於流量調節裝置10』。本實施例中，流量調節裝置10』包括浮球11』和彈簧13'。彈簧13'的一端固定於下殼蓋102上，另一端與浮球11』固定連接。彈簧13』具有適當設定的彈性係數，即具有適當的彈性變形能力，使得在壓縮機的曲軸轉動達到預定轉速時，例如大於4500轉/分鐘時，浮球11』能夠克服彈簧13』的拉力且在彈簧13』的形變範圍內上浮到距離曲軸的進油口一定距離處，從而進油口104a的通流面積減小，進而使得從進油口104a吸入的潤滑油減少，有利於降低出油率，但仍然滿足壓縮機的潤滑要求。彈簧13』的彈性係數設置成能滿足浮球上升的距離要求。較佳地，流量調節裝置10』還包括柔性線14』，柔性線14』的一端固定連接於浮球13』的下端，另一端固定連接於下殼蓋102。柔性線14』用於保證在彈簧失效時，在最高轉速下，浮球13』仍然距離進油口有一定距離，從而保證在任何情況下，浮球都不會堵住進油口。與圖1所示的實施例類似，為保證流量調節裝置10』正常工作，本實施例中，浮球至進油口的初始距離(本實施例中，為彈簧不被拉長時，浮球至進油口的距離)有一個最大值Hmax要求。同樣，浮球上浮後至進油口的距離(本實施例中，在最高轉速下，浮球至進油口的距離)有一個最小值Hmin要求。圖4示出設有圖1的流量調節裝置的又一旋轉式壓縮機的局部剖視圖。圖4所示的旋轉式壓縮機與圖1所示的旋轉式壓縮機不同之處在於，圖4中的旋轉式壓縮機不設有集塵圈，而是通過壓縮機曲軸自身上設有的吸油口直接從油池吸取潤滑油。同樣，對浮球最靠近吸油口的部位至吸油口的初始距離有一個最大值Hmax要求，經研究得知，Hmax＝10mm～12mm，取決於不同壓縮機的最高轉速和潤滑要求。較佳地，Hmax＝10mm～11mm。而且，浮球上浮後其最靠近吸油口的部位至進油口的距離也有一個最小值Hmin要求，Hmin＝1mm～2mm，取決於不同壓縮機的最高轉速和潤滑要求。較佳地，Hmin＝1mm～1.5mm。其餘相同，在此不再詳述。本發明的流量調節裝置利用曲軸轉動形成壓差的原理，在壓縮機的曲軸吸油口或集塵圈進油口下方放置一浮動件，使得轉速足夠高時，產生的上下壓差足夠大就會使得浮動件浮起來，使得集塵圈進油口或曲軸吸油口通流面積減小，從而使得高轉速下進入曲軸吸油口的潤滑油量減少(但仍滿足潤滑要求)，並進而從源頭上控制來降低出油率。例如，對於上海日立公司的ASD102CDN型壓縮機，使用本發明的流量調節裝置可以使出油率降低明顯，詳細數據如下表1所示：表1這裡，出油率的計算公式為：出油率＝潤滑油流量/製冷劑流量。從上表1中可看出，與不設有本發明的流量調節裝置相比，設有流量調節裝置的壓縮機的出油率可降低2～4倍，效果非常顯著。以上已詳細描述了本發明的較佳實施例，但應理解到，在閱讀了本發明的上述講授內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改。這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。