CN100353072C - 集中吸气和集中排气的旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，包括壳体、机芯、吸气管、电机定、转子和储液器，机芯中的汽缸有三个或三个以上且同轴设置，活塞和曲拐的个数及位置与汽缸对应，相邻两曲拐在空间上的相位差相等；各汽缸的排气孔位于汽缸的同一侧并设在汽缸壁上，汽缸排气孔处的外侧缸体上设有一排气通道，各汽缸的排气孔与该排气通道连通；吸气管的根数少于汽缸的个数，各汽缸均开设有相互连通的吸气孔道，吸气管联接到汽缸吸气孔道上。本发明能够实现集中吸气和排气，进一步改善了吸气侧和排气侧的气流特性以及动力特性，适用于空调等装置的气体压缩制冷。

Description

集中吸气和集中排气的旋转式压缩机

技术领域

本发明涉及一种制冷压缩机，尤其涉及一种集中吸气和集中排气的旋转式压缩机。

背景技术

旋转式压缩机学名滚动活塞式压缩机，又称滚动转子式压缩机、转子式压缩机。其基本设计为图1所示的单汽缸结构，即使用一个汽缸完成吸气→压缩→排气的工作。当压缩机在变频条件和大功率范围应用时，传统的单汽缸压缩机的振动和噪音问题非常突出，效率也有所下降。

为此，双汽缸结构的压缩机应运而生，如图2所示，它是在同轴方向设置两个同规格的汽缸，曲轴上两个曲拐的相位差为180°，两个汽缸分别接入两个独立的吸气管。此种结构的压缩机运行时，两个曲拐上的不平衡力由于方向上相差180°而自行抵消，只需另外配置两个较小的平衡重以消除不平衡力矩，因而与单汽缸结构相比改善了压缩机的动力特性，降低了机械振动与机械噪音。双汽缸压缩机与相同排量的单汽缸压缩机相比，其运行阻力矩减少了一半以上，因此双汽缸压缩机运行稳定性与单汽缸结构相比有了很大改善。

然而，气流的脉动会造成流体噪音，是压缩机重要的噪音源。上述传统的双汽缸压缩机具有两个独立的吸气管，其吸气管中的气流脉动基本与单缸压缩机的相同，吸气管总长度增加，因此沿吸气管的气流脉动造成的流体噪音也随之增加。为此，又对传统双汽缸压缩机的结构做了改进，如图3所示，取消原来的每个汽缸各接一个独立吸气管的做法，改为只使用一个吸气管集中吸气，在汽缸的吸气口附近再将气体分流到另一汽缸。这种改进后的集中吸气结构与原来传统的双汽缸压缩机采用分别独立的吸气结构相比，沿吸气管全长的流体噪音得到了很大改善，而对于集中吸气管末端气体分流至另一汽缸时，由于气体流程非常短及较大厚度的汽缸壁等零件的阻隔，泄漏到压缩机壳体外的流体音就很小。这样就达到了降低噪音的目的。

然而，这种改进后的双汽缸压缩机只是改善了吸气侧的气流特性，而原有的压缩机动力特性和排气侧的气流特性依然如故。尤其是，无论单汽缸压缩机还是双汽缸压缩机，其总的排气都是断续的而非连续的。一般工况下，压缩机排气开始时对应的曲轴转角为220°左右，对于单汽缸压缩机其排气角度范围是220°～360°，其余角度不排气；对于双汽缸压缩机，其上下两个汽缸的排气角度相差180°，分别是40°～180°和220°～360°，其余角度不排气。此外，汽缸的排气为轴向排气，断续排气及轴向排气所带来的气流脉冲则增大了压缩机的流体噪音。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，以便通过集中吸气和集中排气来同时改善吸气侧和排气侧的气流特性，降低压缩机流体噪音，同时，采用多汽缸的结构(为实现本发明的目的，必须至少采用三个汽缸)进一步改善压缩机的动力特性以提高其运行稳定性，减少功率损失，降低机械噪音。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供一种集中吸气和排气的旋转式压缩机，包括壳体、机芯、吸气管、电机定、转子和储液器，所述机芯包括机架、具有偏心曲拐的曲轴、汽缸、活塞和汽缸盖，活塞偏心设置在汽缸的内壁上并连接到曲轴的曲拐上；所述汽缸至少有三个，各汽缸同轴设置在机架和汽缸盖之间，活塞和曲拐的个数及位置与汽缸对应，相邻两曲拐在空间上的相位差相等(即曲拐间的相位差为360°/N，N为汽缸个数，对于典型的三汽缸结构，N＝3，三个曲拐间的相位差为120°)；所述各汽缸的排气孔位于汽缸的同一侧并设在汽缸壁上，汽缸排气孔处的外侧缸体上设有一排气通道，各汽缸的排气孔与排气通道连通，排气通道的上端设有上排气口；本发明所称的集中吸气结构，是指吸气管的个数少于汽缸个数的结构设计，各汽缸均开设有相互连通的吸气孔道，所述吸气管联接到某个或几个汽缸吸气孔道上。

本发明就最少的三个汽缸而言，在排气侧各汽缸排气角依次相差120°，分别是220°～360°、340°～120°和100°～240°，因此在整个回转周期0°～360°范围内，从排气通道孔口观察，实现了连续排气，并且中汽缸与上下汽缸分别会在某个角度范围内同时排气，这将有助于排气特性的进一步改善，从而根本性地消除了由于排气不连续而造成的气流脉动噪音。同时，各汽缸的排气孔位于汽缸的同一侧并设在汽缸壁上而为径向排气，通过采用合适的排气阀结构，可以将余隙容积降至最小，取得更大的容积效率，进而提高压缩机的效率。

在相同排量情况下，本发明的三汽缸压缩机其运行阻力矩是双汽缸压缩机的1/3，是单汽缸压缩机的1/10。因此，可以很大程度地消除由于阻力矩的波动而引起的机械零部件的振动及噪音，提高了压缩机的运行稳定性及效率。

本发明在吸气侧由于吸气管的个数少于汽缸个数，属于集中吸气结构，设置至少三个汽缸可实现更平稳的连续吸气，有利于进一步改善吸气侧的气流特性。

本发明可做如下进一步的改进：所述机架的上面还设置有上排气***，机架上设有机架通孔，排气通道通过其上排气口和机架通孔连通到上排气***。据实际效果，机架上的通孔可以和缸体上的排气通道孔口同轴，也可以不同轴而是在上汽缸径向表面开设导流槽将孔口和机架通孔相连；机架通孔的直径可以等于，也可以小于排气通道孔口的直径，以尽可能地将各汽缸的断续排气噪音封闭在排气通道内。

为进一步减小气流脉动，本发明所述各汽缸的排气孔靠近整个汽缸组的中部。

本发明所述汽缸盖上还可以设有下排气***，排气通道的下端及汽缸盖上分别对应设有下排气口和汽缸盖通孔，排气通道通过其下排气口和汽缸盖通孔连通到下排气***。汽缸盖通孔的直径可以等于，也可以小于排气通道孔口的直径，此时下排气***可其到气流缓冲的作用，有助于减小气流脉冲。而较小的汽缸盖通孔可以起到节流降压减噪的作用。

本发明可以具体地设置三个汽缸，对应各汽缸有三个活塞且曲轴上有三个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为120°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为一个。上、下两个汽缸的吸气孔道内与吸气孔相对的内壁为斜面结构。其中以吸气管与中间汽缸的吸气孔道连通，且上、下两个汽缸的吸气孔道内与吸气孔相对的内壁为斜面结构为最佳方案，也可以将该吸气管与上汽缸或下汽缸连结作为备选方案。或者设置三个汽缸，对应各汽缸有三个活塞且曲轴上有三个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为120°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为两个。其中以两根吸气管分别与上、下汽缸的吸气孔道连通为最佳方案，也可以与中、下汽缸/上汽缸连通作为两个备选方案。

本发明也可以具体地设置四个汽缸，对应各汽缸有四个活塞且曲轴上有四个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为90°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为两个。其中以两根吸气管分别与中间两个汽缸的吸气孔道连通，上、下两个汽缸的吸气孔道内与吸气孔相对的内壁为斜面结构为最佳方案。理论上讲，四个汽缸与两个吸气管的其它联接方案个数可以用组合的算法求出＝5，均可作为备选方案。

本发明具有以下有益效果：

(1)由于压缩机实现了连续排气(从排气通道孔口观察)，排气侧的流体噪音能够得到很大的改善。同时由于汽缸的排气孔全部开设在汽缸壁上而为径向排气，通过采用合适的排气阀(如圆柱阀)，使得汽缸具有更大的容积效率，提高了压缩机的效率。

(2)有效减小了运行阻力矩，改善了压缩机动力性能，使压缩机机芯的机械振动得到了很大的改善，相应的机械噪音大幅度消减，机械功率损失降低，气体泄漏减弱，提高了压缩机的运行稳定性及效率。

(3)吸气侧也为集中连续吸气，进一步改善了吸气侧的气流特性。吸气气流速度脉动是单汽缸压缩机的1/25，是集中吸气双汽缸压缩机的1/5。由此表明，可以几乎完全消除由于吸气气流脉动所造成流体噪音，从而大幅度降低压缩机整机噪音。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是现有技术单汽缸压缩机的结构示意图；

图2是现有技术双汽缸压缩机之一的结构示意图；

图3是现有技术双汽缸压缩机之二的结构示意图；

图4是本发明实施例之一的结构示意图；

图5是本发明实施例之二的结构示意图；

图6是本发明实施例之一和之二中曲轴的结构示意图；

图7是本发明实施例之三的结构示意图；

图8是本发明实施例之四的结构示意图。

具体实施方式

图4和图6所示为本发明的实施例之一，包括壳体、机芯、吸气管、电机定、转子和储液器，其中机芯包括机架2、具有偏心曲拐的曲轴1、汽缸、活塞、汽缸盖12和上排气***3。如图4所示，汽缸有三个，分别为上汽缸4、中汽缸8和下汽缸11，各汽缸同轴设置在机架2和汽缸盖12之间，并由上隔板6和下隔板9隔开；对应各汽缸有三个活塞，分别为上汽缸活塞16、中汽缸活塞15和下汽缸活塞13，各活塞偏心设置在对应的汽缸内。如图6所示，曲轴上对应活塞有三个曲拐，分别为上曲拐17、中曲拐18和下曲拐19，三个曲拐在空间上的相位差为120°。各曲拐与对应活塞间隙配合。

各汽缸的排气孔位于汽缸的同一侧并设在汽缸壁上，使汽缸的排气为径向排气，上汽缸排气孔5和下汽缸排气孔10靠近中汽缸8。汽缸排气孔处的外侧设有一排气通道20，各汽缸的排气孔与该排气通道连通，排气通道的上端为上排气口21；上排气***3设置在机架2的上面，机架2对应排气通道的上排气口21处设有机架通孔22，排气通道20通过其上排气口21和机架通孔22连通到上排气***3。上排气***3的出气口23设置在与机架通孔22错开的一侧，该出气口可以有3～5个或更多。

各汽缸均开设有相互连通的吸气孔道，并共用一吸气管14，该吸气管与中汽缸吸气孔道24连通；上、下汽缸吸气孔道25、26内与吸气孔相对的内壁为斜面结构。

曲轴中曲拐与活塞的装配问题，可以通过调整曲拐宽度或调整曲拐间距或同时调整宽度和间距，使曲拐间的距离略大于活塞的轴向宽度，加以解决。

压缩机运行时，由于汽缸内活塞的偏心旋转，气体从吸气管14经各自吸气孔道被吸入汽缸内，经活塞压缩从汽缸排气孔排出，通过排气通道20进入上排气***3，然后从上排气***的出气口23排出。三个汽缸的排气角依次相差120°，分别是220°～360°、340°～120°和100°～240°，因此在整个回转周期0°～360°范围内，从排气通道孔口观察，实现了连续排气。

实施例二：

图5和图6所示为本发明的实施例之二，与实施例一不同的是：汽缸盖12上还设有下排气***27，排气通道20的下端及汽缸盖12上分别对应设有下排气口28和汽缸盖通孔29，排气通道20通过其下排气口28和汽缸盖通孔29连通到下排气***27。此时从汽缸排出的部分气体可通过排气通道的下排气口28和汽缸盖通孔29进入下排气***27，使气流得以缓冲，有助于减小气流脉冲。

实施例三：

图7所述为本发明的实施例之三，与实施例二不同的是：有两根吸气管14和14′，分别与上汽缸4和下汽缸11的吸气孔道25、26连通。

实施例四：

图8所示为本发明的实施例之四，与实施例二不同的是：下汽缸11的下面还增加了一个汽缸30，对应增设活塞34和曲拐35，使压缩机共有四个汽缸，四个曲拐在空间上的相位差为90°。汽缸30其汽缸壁的上部设有与排气通道20连通的排气孔31，吸气侧设有与其他汽缸吸气孔道连通的吸气孔道32。有两根吸气管14和14′，分别与中间的两个汽缸8、11的吸气孔道24、26连通。

Claims (10)

1、一种集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，包括壳体、机芯、吸气管、电机定、转子和储液器，所述机芯包括机架(2)、具有偏心曲拐的曲轴(1)、汽缸、活塞和汽缸盖(12)，活塞偏心设置在汽缸的内壁上并连接到曲轴(1)的曲拐上；其特征在于：所述汽缸至少有三个，各汽缸同轴设置在机架(2)和汽缸盖(12)之间，活塞和曲拐的个数及位置与汽缸对应，相邻两曲拐在空间上的相位差相等；所述各汽缸的排气孔位于汽缸的同一侧并设在汽缸壁上，汽缸排气孔处的外侧缸体上设有一排气通道(20)，各汽缸的排气孔与排气通道(20)连通，排气通道(20)的上端设有上排气口(21)；所述吸气管的个数少于汽缸的个数，各汽缸均开设有相互连通的吸气孔道，所述吸气管联接到汽缸吸气孔道上。

2、根据权利要求1所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述机架(2)的上面还设置有上排气***(3)，机架(2)上设有机架通孔(22)，排气通道(20)通过其上排气口(21)和机架通孔(22)连通到上排气***(3)。

3、根据权利要求1所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述各汽缸的排气孔靠近整个汽缸组的中部。

4、根据权利要求1所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述汽缸盖(12)上还设有下排气***(27)，排气通道(20)的下端及汽缸盖(12)上分别对应设有下排气口(28)和汽缸盖通孔(29)，排气通道(20)通过其下排气口(28)和汽缸盖通孔(29)连通到下排气***(27)。

5、根据权利要求1-4任一项所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述汽缸有三个，对应各汽缸有三个活塞且曲轴上有三个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为120°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为一个。

6、根据权利要求5所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述吸气管(14)与中间汽缸(8)的吸气孔道(24)连通，上、下两个汽缸(4、11)的吸气孔道(25、26)内与吸气孔相对的内壁为斜面结构。

7、根据权利要求1-4任一项所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述汽缸有三个，对应各汽缸有三个活塞且曲轴上有三个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为120°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为两个。

8、根据权利要求7所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述的两根吸气管(14、14′)分别与上、下汽缸(4、11)的吸气孔道(25、26)连通。

9、根据权利要求1-4任一项所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述汽缸有四个，对应各汽缸有四个活塞且曲轴上有四个曲拐，所述曲拐在空间上的相位差为90°；所述与汽缸吸气孔道连通的吸气管为两个。

10、根据权利要求9所述的集中吸气和集中排气的旋转式压缩机，其特征在于：所述的两根吸气管(14、14′)分别与中间两个汽缸的吸气孔道(24、26)连通，上、下两个汽缸的吸气孔道(25、32)内与吸气孔相对的内壁为斜面结构。

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