制冷循環裝置及其旋轉式壓縮的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制冷循環裝置及其旋轉式壓縮機，所述旋轉式壓縮機包括：殼體、電機以及壓縮機構，電機設在殼體內；壓縮機構包括兩端敞開的氣缸組件、主軸承、副軸承、曲軸和活塞，主軸承和副軸承分別設在氣缸組件的兩端且與氣缸組件共同限定出壓縮腔，曲軸包括沿軸向依次相連的主軸段、偏心軸段和副軸段，主軸段與電機相連，偏心軸段上具有偏心部，偏心部位于壓縮腔內，活塞套設在偏心部上且沿壓縮腔的內壁可滾動，偏心部與活塞的接觸長度為L，偏心部的直徑為Db，其中L/Db滿足：0.39≤L/Db≤0.49。根據本實用新型實施例的旋轉式壓縮機，可以降低旋轉式壓縮機的壓縮機構的摩擦損失，從而實現具有高性能的旋轉式壓縮機。
【專利說明】制冷循環裝置及其旋轉式壓縮機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及制冷設備領域，尤其是涉及一種制冷循環裝置及其旋轉式壓縮機。
【背景技術】
[0002]旋轉式壓縮機在其密封殼體內設有電機和壓縮機構，電機的扭轉力通過曲軸傳遞到壓縮機構，并在壓縮機構中壓縮冷媒。提升壓縮機構的機械效率是提升旋轉壓縮機能效的有效手段之一，通過對其壓縮機構中各部件的結構尺寸進行優化使其達到最優值，從而提升壓縮機構的機械效率，進一步達到提升旋轉壓縮機能效的目的。
[0003]然而，傳統的旋轉式壓縮機在提升旋轉式壓縮機能效時，只考慮降低泄漏損耗和曲軸的滑動損耗，從而不符合旋轉式壓縮機的最高效設計要求。
實用新型內容
[0004]本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型的一個目的在于提出一種旋轉式壓縮機，所述旋轉式壓縮機的壓縮機構中各部件尺寸在最佳設計范圍，從而提高了旋轉式壓縮機的性能。
[0005]本實用新型的另一個目的在于提出一種具有上述旋轉式壓縮機的制冷循環裝置。
[0006]根據本實用新型第一方面實施例的旋轉式壓縮機，包括:殼體；電機，所述電機設在所述殼體內；以及壓縮機構，所述壓縮機構包括兩端敞開的氣缸組件、主軸承、副軸承、曲軸和活塞，所述主軸承和所述副軸承分別設在所述氣缸組件的所述兩端，所述主軸承、所述副軸承和所述氣缸組件共同限定出壓縮腔，所述曲軸包括沿軸向依次相連的主軸段、偏心軸段和副軸段，所述主軸段與所述電機相連，所述偏心軸段上具有偏心部，所述偏心部位于所述壓縮腔內，所述活塞套設在所述偏心部上且沿所述壓縮腔的內壁可滾動，所述偏心部與所述活塞的接觸長度為L，所述偏心部的直徑為Db，其中L/Db滿足:0.39 < L/Db < 0.49。
[0007]根據本實用新型實施例的旋轉式壓縮機，當L/Db滿足0.39 ( L/Db ( 0.49時，可以降低旋轉式壓縮機的壓縮機構的摩擦損失，從而實現具有高性能的旋轉式壓縮機。
[0008]優選地,所述L/Db = 0.44。
[0009]進一步地，所述氣缸組件包括N個氣缸，每個所述氣缸的高度為H，每個所述氣缸的內徑為Da，其中H/Da滿足:0.41/N彡H/Da彡0.49/N，其中，所述N為大于等于I的整數。
[0010]可選地，所述N = I，所述H/Da滿足:0.41彡H/Da彡0.49。
[0011]優選地,所述H/Da = 0.45。
[0012]或者可選地，所述N = 2，所述H/Da滿足:0.205 ( H/Da ( 0.245。
[0013]進一步地，所述副軸段的直徑為Ds，所述偏心部的偏心量為e，其中Db-Ds-2e滿足:Db_Ds_2e ^ 0.6mm。
[0014]可選地，所述旋轉式壓縮機中的冷媒為R22、R410A或R32。
[0015]根據本實用新型第二方面實施例的制冷循環裝置，包括根據本實用新型上述第一方面實施例的旋轉式壓縮機。
[0016]本實用新型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，或通過本實用新型的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]本實用新型的上述和/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:
[0018]圖1是根據本實用新型實施例的旋轉式壓縮機的縱向剖面圖；
[0019]圖2是圖1中所示的旋轉式壓縮機的橫向剖面圖；
[0020]圖3是圖1中所示的旋轉式壓縮機的壓縮機構的總摩擦損失、滑片側的滑動損失、除滑片側外其它滑動損失之和與H/Da的關系曲線圖；
[0021]圖4是圖1中所示的旋轉式壓縮機的COP (Coefficient of Performance,性能系數)與H/Da的關系曲線圖；
[0022]圖5是圖1中所示的旋轉式壓縮機的COP與Db-Ds_2e的關系曲線圖；
[0023]圖6是圖1中所示的旋轉式壓縮機的COP與L/Db的關系曲線圖。
[0024]附圖標記:
[0025]100:旋轉式壓縮機；
[0026]1:殼體；
[0027]2:電機；21:定子；22:轉子；
[0028]31:氣缸；311:壓縮腔；3111:吸氣腔；3112:排氣腔；
[0029]32:主軸承；33:副軸承；
[0030]34:曲軸；341:主軸段；3421:偏心部；343:副軸段；
[0031]35:活塞；36:滑片。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細描述本實用新型的實施例，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，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0033]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”、“軸向”、“徑向”、
“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，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實用新型的限制。在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0034]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；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。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0035]下面參考圖1-圖6描述根據本實用新型第一方面實施例的旋轉式壓縮機100，旋轉式壓縮機100可以為立式壓縮機。在本申請下面的描述中，以旋轉式壓縮機100為立式壓縮機為例進行說明。當然，本領域內的技術人員可以理解，旋轉式壓縮機100還可以為臥式壓縮機。
[0036]這里，需要說明的是，當該旋轉式壓縮機100為立式壓縮機時，曲軸34的中心軸線大致垂直于旋轉式壓縮機100的安裝面；當旋轉式壓縮機100為臥式壓縮機時，曲軸34的中心軸線與旋轉式壓縮機100的安裝面大致平行。
[0037]如圖1和圖2所示，根據本實用新型第一方面實施例的旋轉式壓縮機100，包括殼體1、電機2以及壓縮機構。
[0038]電機2設在殼體I內，壓縮機構包括兩端敞開的氣缸組件、主軸承32、副軸承33、曲軸34和活塞35，主軸承32和副軸承33分別設在氣缸組件的兩端，主軸承32、副軸承33和氣缸組件共同限定出壓縮腔311，曲軸34包括沿軸向依次相連的主軸段341、偏心軸段和副軸段343，主軸段341與電機2相連，偏心軸段上具有偏心部3421，偏心部3421位于壓縮腔311內，活塞35套設在偏心部3421上且沿壓縮腔311的內壁可滾動。
[0039]參照圖1和圖2，旋轉式壓縮機100主要由殼體1、電機2和壓縮機構這三個部件構成，其中，電機2和壓縮機構均設在殼體I內，且氣缸組件包括一個氣缸31,該氣缸31的頂部和底部均敞開，主軸承32和副軸承33分別設在氣缸31的上下兩端，主軸承32、副軸承33和氣缸31限定出壓縮腔311，曲軸34沿上下方向延伸，且從上到下依次為主軸段341、偏心軸段和副軸段343，主軸承32套設在主軸段341上，副軸承33套設在副軸段343上，偏心部3421位于偏心軸段上，且偏心部3421的中心軸線與主軸段341的中心軸線不同軸設置，偏心部3421位于壓縮腔311內以帶動套設在其上的活塞35在壓縮腔311內滾動，氣缸31上形成有徑向延伸的滑片槽，滑片36可移動地設在滑片槽內，且滑片36的內端與活塞35的外周壁構成凸輪機構并將壓縮腔311分成吸氣腔3111和排氣腔3112，從而可以對進入到壓縮腔311內的冷媒進行壓縮。需要說明的是，方向“內”為朝向氣缸31中心的方向，其相反方向被定義為“外”，即遠離氣缸31中心的方向。
[0040]電機2包括定子21和轉子22，轉子22與曲軸34的主軸段341緊密配合，且主軸段341支撐轉子22，曲軸34可自由旋轉地被壓縮機構的主軸承32和副軸承33支撐，電機2通過曲軸34帶動活塞35偏心旋轉以滑片36往復運動，從而實現冷媒的吸入及壓縮過程。
[0041]可選地，旋轉式壓縮機100中的冷媒為R22、R410A或R32等。可以理解，冷媒的類型可以根據不同類型的旋轉式壓縮機100而適應性改變，本實用新型對此不作具體限定。
[0042]偏心部3421與活塞35的接觸長度L與偏心部3421的直徑Db的比值L/Db直接影響到曲軸34的偏心部3421外徑與活塞35內徑之間的油膜厚度，也就是說，油膜厚度的增加會改善偏心部3421外徑與活塞35內徑之間的摩擦損耗。實用新型人經過試驗研究發現:L/Db的比值與油膜厚度的關系成開口向下拋物線關系，如圖6所示，L/Db與旋轉式壓縮機100的COP的關系曲線大體為一條開口向下的拋物線，L/Db的比值與COP的關系存在一個最佳設計范圍，即當L/Db滿足0.39 ( L/Db ( 0.49時，曲軸34的偏心部3421外徑與活塞35內徑之間的油膜厚度達到最大值，從而可以獲得高能效的旋轉式壓縮機100。優選地，L/Db = 0.44。值得理解的是，“接觸長度L”指的是偏心部3421的外周壁與活塞35的內周壁的接觸部分在偏心部3421的軸向上的長度。
[0043]這里，需要說明的是，當氣缸組件包括多個氣缸31時，曲軸34上具有沿軸向彼此間隔開的多個偏心部3421,其中，Db為每個偏心部3421的直徑，接觸長度L為每個偏心部3421與套設在該偏心部3421上的活塞35的接觸長度，從而，每個偏心部3421與對應的活塞35的接觸長度L與該偏心部3421的直徑的比值L/Db均應當滿足:0.39 ( L/Db ( 0.49，以提高壓縮機構的機械效率，進而提升旋轉式壓縮機100的能效。
[0044]根據本實用新型實施例的旋轉式壓縮機100，當L/Db滿足0.39 ( L/Db < 0.49時，可以降低旋轉式壓縮機100的壓縮機構的摩擦損失，從而實現具有高性能的旋轉式壓縮機100。
[0045]根據本實用新型的一個實施例，氣缸組件包括N個氣缸31，每個氣缸31的高度為H，每個氣缸31的內徑為Da，其中H/Da滿足:
[0046]0.41/N ( H/Da ( 0.49/N
[0047]其中，N為大于等于I的整數。
[0048]旋轉式壓縮機100的排出容積V可由下面的公式求得:
[0049]V ^ 31 e (Da-e) H
[0050]其中，氣缸31的內徑為Da，氣缸31的高度為H，偏心部3421的偏心量為e。
[0051]從上面的公式可以看出，當壓縮機的排除容積V —定時，可以通過改變氣缸31內徑Da、氣缸31高度H及偏心量e來實現。
[0052]當旋轉式壓縮機100的排出容積V —定時，隨著氣缸31高度H的減小，會造成偏心量e以及滑片36運動速度的增加，從而導致滑片36側的受力惡化，油膜厚度降低、摩擦阻力增加，最終造成滑片36側摩擦損耗增加。參照圖3，SI表示滑片36側滑動損失與H/Da的比值之間的關系曲線，S2表示除滑片36側外其它滑動損失與H/Da的比值之間的關系曲線，S3表示壓縮機構總滑動損失與H/Da的比值之間的關系曲線，其中，H/Da的比值與滑片36周圍的滑動損失的關系曲線大致為一條單調遞減的直線，當旋轉壓縮機排出容積一定時，隨著旋轉式壓縮機100的H/Da的減小，滑片36周圍的滑動損耗逐漸增加，換言之，隨著旋轉式壓縮機100的H/Da的增加，滑片36周圍的滑動損失逐漸減小。
[0053]而且，隨著氣缸31高度H的減小，偏心量e的增加，會造成活塞35高度及外徑的減小，使得活塞35外表面的受力面積減小，從而改善曲軸34偏心部3421、主軸段341及副軸段343的受力，使得偏心軸與活塞35、主軸段341與主軸承32、以及副軸段343與副軸承33之間的油膜厚度增加，摩擦損失降低。然而，從圖3中可以看出，由于隨著H/Da的減小，滑片36周圍的摩擦損耗的增加速度要大于偏心軸與活塞35、主軸段341與主軸承32、以及副軸段343與副軸承33之間摩擦損失的減小速度，最終導致壓縮機構的總摩擦損失向增大的方向發展，此時H/Da的比值與壓縮機構的總摩擦損失的關系曲線同樣大致為一條單調遞減的直線，如圖3所示。
[0054]隨著H/Da的減小，旋轉式壓縮機100的泄露量逐漸減小，也即是說，旋轉式壓縮機100的泄漏損耗會逐漸減小，但時，從圖3中可知，隨著H/Da的減小，壓縮機構各運動部件之間的總摩擦損耗會逐漸增大，因此，要得到高性能的旋轉式壓縮機100，其H/Da比值和COP的關系必然不是單調增加或者單調減小的關系，實用新型人經過試驗研究發現:旋轉式壓縮機100的H/Da比值與COP之間滿足圖4中所示的關系曲線，從圖4中可以看出，為了提升旋轉式壓縮機100的性能，即為了取得一個較高的COP值，H/Da具有一個最優范圍，即0.41 ( H/Da彡0.49，其中H/Da優選為0.45。由此，當旋轉壓縮機的排出容積V—定、且0.41彡H/Da ( 0.49時，旋轉壓縮機的COP可以保持在最佳設計范圍。
[0055]由此，通過優化H/Da的比值，在降低泄漏損失及摩擦損耗的同時，提高了壓縮機構的機械效率，從而進一步提升了旋轉式壓縮機100的能效。
[0056]這里，需要說明的是，上面講到的是圖1中所示的具有一個氣缸31的單缸壓縮機，即N = 1，該氣缸31的高度為H，內徑為Da，其中H/Da滿足:0.41彡H/Da彡0.49。對于具有多個氣缸31的多缸壓縮機來說，N為大于I的整數，其中每個氣缸31的高度為H，對應的內徑為Da，其中多個氣缸31中的每一個均滿足:0.41/N彡H/Da彡0.49/N，例如，當N = 2時，每個氣缸31的高度和內徑的比值H/Da滿足:0.205 ( H/Da ( 0.245。
[0057]對于排出容積V、缸高H、副軸段343的直徑Ds及偏心部3421的偏心量e —定的旋轉式壓縮機100，隨著偏心部3421直徑Db的減小，曲軸34偏心部3421與活塞35內徑之間的摩擦面積相應減小，從而摩擦損失減小，最終獲得COP的提升，從圖5中可以看出，隨著旋轉壓縮機中Db-Ds-2e的減小，COP成增加趨勢。然而，由于旋轉式壓縮機100裝配關系的限制，即Db>Ds+2e可知，曲軸34偏心徑Db不可能做的很小，因此本實用新型給出了 Db的最優設計范圍:
[0058]Db_Ds_2e ^ 0.6mm
[0059]由此，可以有效保證旋轉式壓縮機100的性能。
[0060]下面參考圖1和圖2描述根據本實用新型多個實施例的旋轉式壓縮機100。
[0061]實施例一、
[0062]如圖1和圖2所示，在本實施例中，旋轉式壓縮機100包括密封殼體I及收納在殼體I內的電機2和壓縮機構，壓縮機構包括一個氣缸31、曲軸34、主軸承32、副軸承33、活塞35及滑片36，電動機的扭轉力通過曲軸34傳遞到上述壓縮機構，并在壓縮機構中壓縮制冷劑。當構成上述壓縮機構的氣缸31的內徑為Da、氣缸31高度為H、曲軸34的偏心部3421直徑為Db、偏心部3421的偏心量為e、偏心部3421與活塞35之間的接觸長度為L、曲軸34的副軸段343的直徑為Ds時，0.41 ( H/Da ( 0.49，并滿足關系式Db-Ds_2e ( 0.6，且 0.39 彡 L/Db ( 0.49。
[0063]根據本實施例的旋轉式壓縮機100，能夠使壓縮機構中各部件達到最佳設計范圍，從而降低旋轉式壓縮機100泄漏損耗的同時降低各運動部件之間的摩擦損耗，最終獲得高性能的旋轉式壓縮機100。
[0064]實施例二、
[0065]本實施例的旋轉式壓縮機100的結構與實施例一的結構大致相同，其中相同的部件采用相同的附圖標記，不同之處僅在于:氣缸組件包括兩個氣缸31。
[0066]在本實施例中，兩個氣缸31之間可以通過隔板隔開，曲軸34上具有沿其軸向彼此間隔開的兩個偏心部3421，每個偏心部3421外均套設有一個活塞35，曲軸34轉動時，可以帶動兩個活塞35在對應的壓縮腔311內壓縮冷媒。當構成上述壓縮機構的兩個氣缸31中的每一個均滿足:氣缸31的內徑為Da、氣缸31高度為H、偏心部3421直徑為Db、偏心部3421的偏心量為e、偏心部3421與對應的活塞35之間的接觸長度為L，且副軸段343的直徑為 Ds 時，有:0.205 ( H/Da ( 0.245，Db_Ds_2e ( 0.6，且 0.39 ( L/Db ( 0.49。
[0067]根據本實施例的旋轉式壓縮機100為雙缸壓縮機，其壓縮機構中由上氣缸和下氣缸組成，因此與實施例一中排出容積V相同的單缸壓縮機相比，在Da、Ds、e不變時本實施例的單個氣缸31高度可以做的更小，即保證其他因素不變的情況下H/Da比值可以做的更小，從而進一步減小壓縮機構的泄露損耗和摩擦損耗，因此在本實施例2的旋轉式壓縮機100中，滿足 0.205 ( H/Da ( 0.245，Db_Ds_2e 彡 0.6，且 0.39 彡 L/Db ( 0.49 時，能夠實現獲得更高能效的旋轉式壓縮機100。
[0068]由此，根據本實用新型實施例的旋轉式壓縮機100，在實現泄漏損失及滑動損耗降低的同時，進一步降低旋轉式壓縮機100壓縮機構的摩擦損失，最終實現具有高性能的旋轉式壓縮機100，以及采用該旋轉式壓縮機100來得到制冷循環效率提升的制冷循環裝置的目的。
[0069]根據本實用新型第二方面實施例的制冷循環裝置(圖未示出)，包括根據本實用新型上述第一方面實施例的旋轉式壓縮機100。
[0070]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“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征、結構、材料或者特點包含于本實用新型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，描述的具體特征、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。
[0071]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解:在不脫離本實用新型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，本實用新型的范圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種旋轉式壓縮機，其特征在于，包括: 殼體； 電機，所述電機設在所述殼體內；以及 壓縮機構，所述壓縮機構包括兩端敞開的氣缸組件、主軸承、副軸承、曲軸和活塞，所述主軸承和所述副軸承分別設在所述氣缸組件的所述兩端，所述主軸承、所述副軸承和所述氣缸組件共同限定出壓縮腔，所述曲軸包括沿軸向依次相連的主軸段、偏心軸段和副軸段，所述主軸段與所述電機相連，所述偏心軸段上具有偏心部，所述偏心部位于所述壓縮腔內，所述活塞套設在所述偏心部上且沿所述壓縮腔的內壁可滾動，所述偏心部與所述活塞的接觸長度為L，所述偏心部的直徑為Db，其中L/Db滿足:
0.39 ( L/Db 彡 0.49。
2.根據權利要求1所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述L/Db= 0.44。
3.根據權利要求1所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述氣缸組件包括N個氣缸，每個所述氣缸的高度為H，每個所述氣缸的內徑為Da，其中H/Da滿足:
0.41/N ( H/Da ( 0.49/N 其中，所述N為大于等于I的整數。
4.根據權利要求3所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述N=1，所述H/Da滿足:
0.41 ( H/Da 彡 0.49。
5.根據權利要求4所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述H/Da= 0.45。
6.根據權利要求3所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述N=2，所述H/Da滿足:
0.205 ( H/Da ( 0.245。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述副軸段的直徑為Ds，所述偏心部的偏心量為e，其中Db-Ds_2e滿足:
Db_Ds_2e ^ 0.6mm。
8.根據權利要求1所述的旋轉式壓縮機，其特征在于，所述旋轉式壓縮機中的冷媒為R22、R410A 或 R32。
9.一種制冷循環裝置，其特征在于，包括根據權利要求1-8中任一項所述的旋轉式壓縮機。
【文檔編號】F04C29/00GK203962387SQ201420366691
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】張 杰, 吳多更, 鄭立宇 申請人:廣東美芝制冷設備有限公司