一種上排氣隔熱的旋轉式壓縮機的制作方法

本發明涉及旋轉式壓縮機技術領域，具體涉及一種能夠有效減少上排氣結構中高溫排出氣體向氣缸內低溫的壓縮氣體和更低溫的吸入氣體的傳熱的上排氣隔熱的旋轉式壓縮機。

背景技術：

利用蒸汽壓縮循環系統進行制冷/制熱，常見為空調/熱泵系統，在現今社會已經越來越普及，也為人們的生產工作和生活帶來巨大的便利，也因其普及性和泛用性，系統節能也具有巨大的社會效益和社會影響力。

壓縮機是蒸汽壓縮循環系統的動力源，也是蒸汽壓縮循環系統的最主要的耗能部件。對于壓縮機而言，進氣加熱損失和壓縮過程被加熱是明顯影響壓縮機指示功率和系統制冷/制熱量的因素。

其中，家用和小型商用制冷(空調)系統的壓縮機受機組空間的影響和限制，結構較為緊湊。壓縮結束的高溫高壓氣體在空間上與吸入的低溫氣體或正在壓縮的氣體相距不遠，因此，經常出現高溫的排出氣體向低溫的吸入氣體或者壓縮過程進行傳熱的想象，進氣加熱會造成質量流量減少和指示功率提高；壓縮過程被加熱則會使得絕熱指數提高；兩者都會影響到壓縮機的指示效率和系統COP。

對于蒸汽壓縮循環系統的制熱過程，進氣加熱雖然能讓單位質量 制熱量增加，但是同樣會造成質量流量的減少和指示攻略的提高；而壓縮過程被加熱則對系統節能完全沒有積極作用。

因此，減少壓縮機中高溫排出氣體向低溫的壓縮氣體和更低溫的吸入氣體的傳熱，從而減少傳熱對制冷/制熱量和指示功率的影響，是提高指示效率和COP，系統節能的重要的內容。

對于空調用R32制冷劑而言，排氣溫度和吸氣溫度溫差相比于傳統的R22和R410a要更大，因此所造成的排氣向進氣和壓縮氣體的傳熱現象更為嚴重。同時，對于高壓比的循環而言，排氣溫度和吸氣溫度溫差也很大。本發明曾針對現有的R32旋轉式壓縮機進行有限元溫度分布的模擬計算，并根據該計算結果的溫度差和公式 計算出的對流換熱系數h，對高溫排出氣體向氣缸內低溫的吸入氣體和壓縮氣體傳遞的熱量。其熱量至少能夠達到壓縮機入力的5％。因此，若能隔絕此處傳熱，則對于壓縮機效率的提高具有很大的幫助，關注此問題具有高度的現實意義。

旋轉式壓縮機由于其結構緊湊，零件加工要求相對低等優點，在家用和商用制冷/制熱系統中受到廣泛的應用。但也是因為其結構緊湊的特點，高溫排出氣體距離低溫吸入氣體和壓縮氣體僅有一層金屬軸承之隔，高溫排出氣體通過把熱量傳遞給軸承之后，由軸承對低溫的吸入氣體和壓縮氣體進行加熱，從而造成上述損失。

技術實現要素：

為了減少旋轉式壓縮機中高溫排出氣體向低溫的壓縮氣體和更低溫的吸入氣體的傳熱，從而減少該傳熱對壓縮機指示功率和系統制 冷/制熱量的影響，提高壓縮機指示效率和系統COP；利用有限元方法對旋轉式壓縮機內部進行了詳細的計算分析，得出了旋轉式壓縮機內部的溫度分布情況和熱傳遞分布情況；同時，也對旋轉式壓縮機排氣速度場和壓力場進行有限元分析；最后結合旋轉式壓縮機的現有結構，以及旋轉式壓縮機零部件加工和裝配過程進行綜合考慮，針對隔絕排氣和低溫氣體的換熱進行優化設計，本發明提供一種上排氣隔熱的旋轉式壓縮機。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種上排氣隔熱的旋轉式壓縮機，包括殼體01，設置在殼體01底部的油池10，配置容納在殼體01的內部空間中的電機02和由該電機02驅動的泵體03，所述泵體03包括曲軸31、氣缸組件32、上軸承33、下軸承34以及設置在上軸承33上部的上排氣消聲結構35；所述上排氣消聲結構35針對單獨上排氣消聲結構的旋轉式壓縮機，或雙排氣消聲結構的旋轉式壓縮機的上排氣部分，或雙缸旋轉式壓縮機上氣缸的上排氣部分；

所述上排氣消聲結構35采用以下方案：

A1方案：通過在上排氣消聲結構35內設置隔熱層，達到絕熱效果；簡稱為：隔熱層絕熱方案；

A2方案：通過對上排氣消聲結構35的主要組成部件進行絕熱涂料的涂裝，達到絕熱效果；簡稱為：絕熱涂料絕熱；

A1、A2兩個方案所能達成的效果相同，單獨采用或同時采用；

所述A1方案為在上排氣消聲結構35的上排氣消聲器41和上軸 承33之間，設置上隔熱層42；所述上隔熱層42緊貼上軸承33各表面，以減少上消聲器腔43內高溫排氣向上軸承33的傳熱，從而減少上軸承33向氣缸組件32內低溫氣體的傳熱；

所述A2方案為利用絕熱涂料，對上軸承32和上排氣消聲結構35的上排氣消聲器41進行絕熱涂層處理，使上軸承32和上排氣消聲器41包裹上絕熱涂料。

所述A1方案中，所述上隔熱層42的典型結構分為三個部分，包括套管51，隔板52和裙擺53；所述上軸承33分為兩個部分，包括軸承柱54和缸蓋55；所述套管51包覆在所述軸承柱54外側；所述隔板52平鋪在所述缸蓋55上部，隔板52有一定面積的通孔，保證壓縮機排氣順利通過；所述裙擺53有兩種形式；針對通過氣缸組件32焊接固定泵體03的壓縮機，所述裙擺53要求能夠完整包覆所述缸蓋55外側表面；針對通過上軸承33焊接固定泵體03的壓縮機，所述裙擺53要求為間隔齒狀，以盡可能覆蓋所述缸蓋55外側表面。

所述A1方案中，所述上隔熱層42材料為絕熱材料，以保證其功能的正常發揮，具體體現在：

所述上隔熱層厚度滿足：h≥0.5mm；

所述上隔熱層材料導熱系數滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述絕熱材料與壓縮機所用制冷劑和潤滑油相容，不能發生化學反應。

所述A2方案中，采用刷涂、浸涂、流涂或噴涂方法使得上軸承32和上排氣消聲器41包裹上絕熱涂料。

所述絕熱涂料與壓縮機所用制冷劑和潤滑油相容，不能發生化學反應。

所述氣缸組件32為滾動活塞式、搖擺滑片式、活塞鉸接式或氣缸鉸接式。

所述泵體03為單氣缸結構，多級氣缸結構和多氣缸并列結構。

和現有技術相比較，本發明具備如下優點：

1、由于對消聲器腔的高溫氣體采取了隔熱措施，因此，減少了高溫排出氣體向低溫的壓縮氣體和更低溫的吸入氣體的傳熱，從而減少吸氣膨脹和壓縮過程加熱現象，減少傳熱對指示功率以及制冷量的影響，提高壓縮機指示效率和系統COP。

2、由于針對傳統的旋轉式壓縮機，只進行了排氣消聲結構處的優化設計，進行局部零件的增加和替換，因此，可以直接在現有的機型甚至是產品上直接修改，方便高效，大大減少產品換代的成本。

3、由于采用了絕熱涂料方案，因此，可以針對傳統的壓縮機直接進行涂層絕熱，簡單高效。

4、由于針對排氣消聲結構處進行的優化設計，因此，對于旋轉式壓縮機的氣缸組件的類型和層級數量沒有限制，對市場上存在的各種類型的旋轉式壓縮機皆適用，具有廣泛的實際生產價值。

附圖說明

圖1所示為采用本發明方案的一實施例的單缸單獨上排氣旋轉式壓縮機的剖視圖。

圖2所示為圖1中旋轉式壓縮機上排氣消聲結構的局部剖視圖。

圖3所示為發明方案中所包括的各種形式的氣缸組件的俯視圖，其中圖3a為滾動活塞式，圖3b為搖擺滑片式，圖3c為活塞鉸接式，圖3d為氣缸鉸接式。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：

如圖1所示，為采用本發明方案的一實施例的單缸單獨上排氣旋轉式壓縮機的剖視圖。

本實施例一種上排氣隔熱的旋轉式壓縮機，包括殼體01，設置在殼體01底部的油池10，配置容納在殼體01的內部空間中的電機02和由該電機02驅動的泵體03，所述泵體03包括曲軸31、氣缸組件32、上軸承33、下軸承34以及設置在上軸承33上部的上排氣消聲結構35；所述上排氣消聲結構35針對單獨上排氣消聲結構的旋轉式壓縮機，或雙排氣消聲結構的旋轉式壓縮機的上排氣部分，或雙缸旋轉式壓縮機上氣缸的上排氣部分。

所述上排氣消聲結構35采用以下方案：

A1方案、通過在上排氣消聲結構35內設置隔熱層，達到絕熱效果；簡稱為：隔熱層絕熱方案；

A2方案、通過對上排氣消聲結構35的主要組成部件進行絕熱涂料的涂裝，達到絕熱效果；簡稱為：絕熱涂料絕熱；

A1、A2兩個方案所能達成的效果相同，單獨采用或同時采用。

其中圖1實施例為單缸上排氣旋轉式壓縮機，根據發明方案內 容，選擇A1方案。

如圖2所示，為圖1中旋轉式壓縮機上排氣消聲結構的局部剖視圖。

此處對于上排氣消聲結構35的絕熱，采用以下A1隔熱層絕熱方案：

對于所述上排氣消聲結構35，其現有結構包括：上軸承33和上排氣消聲器41；本發明在上軸承33和上排氣消聲器41之間，設置上隔熱層42；所述上隔熱層42緊貼上軸承33各表面，以減少上消聲器腔43內高溫排氣向上軸承33的傳熱，從而減少上軸承33向氣缸組件32內低溫氣體的傳熱。

所述A1發明方案中，所述上隔熱層42外形要求盡可能包覆住上軸承33的表面，以減少高溫氣體和上軸承33的傳熱。

所述上隔熱層42典型結構分為三個部分，包括套管51，隔板52和裙擺53；所述上軸承33分為兩個部分，包括軸承柱54和缸蓋55。

所述套管51包覆在所述軸承柱54外側；所述隔板52平鋪在所述缸蓋55上部；所述隔板52有一定面積的通孔，保證壓縮機排氣順利通過；所述裙擺53有兩種形式；針對通過氣缸組件32焊接固定泵體03的壓縮機，所述裙擺53要求能夠完整包覆所述缸蓋55外側表面；針對通過上軸承33焊接固定泵體03的壓縮機，所述裙擺53要求為間隔齒狀，以盡可能覆蓋所述缸蓋55外側表面。

所述上隔熱層42所用材料必須為絕熱材料，以保證其功能的正常發揮，具體體現在：

所述上隔熱層厚度滿足：h≥0.5mm；

所述上隔熱層材料導熱系數滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

若采用A2絕熱涂料絕熱方案，則其特征在于：

利用絕熱涂料，對上述上軸承33和上排氣消聲器41進行絕熱涂層處理，包括采用刷涂、浸涂、流涂、噴涂等方法使得其包裹上絕熱涂料。

如圖3所示，為發明方案中所包括的各種形式的氣缸組件的俯視圖。

發明方案中對所述氣缸組件(32)不加限制，可為滾動活塞式(圖3a)、搖擺滑片式(圖3b)、活塞鉸接式(圖3c)、氣缸鉸接式(圖3d)等；

圖中幾種形式的氣缸組件都由滑片11和活塞12把氣缸分隔成兩個腔室，其中左邊的為吸氣腔13，右邊的為壓縮腔14。本發明的最終目的就是要減少高溫的排出氣體向吸氣腔13中低溫的吸入氣體以及壓縮腔14中低溫的壓縮氣體進行傳熱。

同時，所述發明方案對壓縮機的泵體結構不加限制，可為單氣缸結構，多級氣缸結構或多氣缸并列結構。不局限于實施例提出的單缸上排氣旋轉式壓縮機。

最后，對于以上所述各方案中的絕熱材料，或絕熱涂料，必須與壓縮機所用制冷劑和潤滑油相容，不能發生化學反應。