一種高能效渦旋結構的制作方法

本發明涉及渦旋壓縮機，更具體地說，它涉及一種高能效渦旋結構。

背景技術：

1、渦旋壓縮機已成為制冷空調的領域的主流壓縮機之一，其以高能效、高可靠性、噪音和振動低等優點廣泛應用于各種制冷和空調應用。

2、渦旋壓縮機實現氣體的壓縮是依靠動、靜渦旋的互相嚙合形成的多對月牙形工作腔進行的。

3、渦旋壓縮機由于具有多對工作腔（通常3對）同時壓縮，處于中間的工作腔內的氣體在壓縮過程中不受吸、排氣背壓的限制，可以獨立按照一定的熱力學規律實現壓縮，因此渦旋壓縮機在熱力學上屬于定壓比壓縮機，即被吸入渦旋的氣體在與排氣口相通前壓縮過程與排氣狀態無關，這樣就會造成壓縮終了時工作腔內的氣體壓力可能高于或低于排氣背壓，即出現過壓縮或欠壓縮，從而影響壓縮機的效率。

4、此外渦旋壓縮機由于具有多對工作腔（通常3對）同時壓縮，當制冷系統的工作壓力比較高時，中間工作腔的壓力低于排氣壓力（冷凝壓力），從冷凝器出來的一部分制冷劑液體可以經過節流達到壓縮機中間工作腔壓力后進行蒸發，可以進一步冷卻從冷凝器出來的主回路制冷劑液體，從而使制冷劑液體的過冷度增加，可以增大制冷系統的制冷量，而節流到壓縮機中間工作腔壓力的氣體可以補進渦旋壓縮機中間工作腔，即實現所謂的噴氣增焓。噴氣增焓不僅可以增大制冷系統的制冷量，而且還可以提高制冷系統的cop，因此在渦旋壓縮機的設計中得到廣泛的應用。

5、當室外環境溫度比較低時，制冷系統的工作壓力比較低，由于渦旋壓縮機的定壓比特性，此時渦旋對氣體的壓縮屬于過壓縮，即渦旋工作腔在與排氣口相通之前，工作腔內的氣體壓力被壓到高于排氣背壓，如果能在工作腔內氣體達到排氣背壓時就開始排氣，則可以節省多余的壓縮造成的功耗，從而實現節能。

6、渦旋壓縮機在低環境溫度制冷時出現過壓縮可以通過壓縮機提前排氣來對過壓縮進行補償，噴氣增焓可以對渦旋壓縮機的欠壓縮進行一定程度的補償，本發明設計了一種渦旋結構，在靜渦旋上同時實現在低壓比運行時提前排氣，在高壓比運行時進行噴氣增焓，可以大大拓展渦旋壓縮機高能效運轉的范圍。

技術實現思路

1、為了克服上述技術上的不足，本發明提供了一種高能效渦旋結構，它能在靜渦旋上同時實現在低壓比運行時提前排氣，在高壓比運行時進行噴氣增焓，可以大大拓展渦旋壓縮機高能效運轉的范圍。

2、為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：一種高能效渦旋結構，包括靜渦旋和動渦旋，靜渦旋和動渦旋之間形成工作腔，靜渦旋上設有排氣腔，排氣腔內安裝排氣閥片，排氣閥片上設有若干個閥板，各個閥板分別蓋住靜渦旋上設有的若干噴汽增焓口、若干中壓排氣口及排氣口，噴汽增焓口、中壓排氣口及排氣口均與工作腔連通，靜渦旋上設有和工作腔連通的噴汽增焓橫孔，噴汽增焓橫孔通過回流管連接經濟器。

3、本發明提供了一種高能效渦旋結構，使得壓縮機無論在低壓比運行工況，還是高壓比運行工況下，壓縮機的效率都得到提高，減小了渦旋壓縮機由于過壓縮和欠壓縮帶來的能效降低，擴寬了渦旋壓縮機高效運行的范圍。

4、當環境溫度較低時，制冷系統的運行壓比較低，此時渦旋內的氣體壓縮過程工作在過壓縮狀態下，當制冷劑氣體在工作腔內的壓力高于排氣背壓時，閥板開啟，工作腔內的部分氣體可以通過噴汽增焓口或中壓排氣口直接排到壓縮機的排氣腔，而不用再進一步壓縮，從而節省了部分壓縮功，使得壓縮機在低系統壓比時具有較高的效率。

5、當環境溫度較高時，制冷系統的運行壓比較高，此時噴汽增焓口和中壓排氣口上的單向閥板在背壓的作用下關閉，所有氣體都從排氣口排到壓縮機排氣腔。而從冷凝器來的制冷劑通過經濟器分成兩路，一個回路走噴汽增焓回路，液體在經濟器內蒸發變為氣體后經回流管從噴汽增焓橫孔進入渦旋的工作腔，實現兩級壓縮，另一個主回路液體被噴汽增焓回路蒸發的制冷劑冷卻，溫度進一步降低，從而使得進入蒸發器的制冷劑蒸發過程具有更大的焓差，使得蒸發器的制冷量增大。而由噴汽增焓橫孔進入渦旋工作腔的制冷劑由于是從中間壓力進行壓縮的，節省了部分壓縮功，從而使得壓縮機的能效得到提高。

6、作為優選，靜渦旋包括靜渦旋底盤和靜渦旋齒，動渦旋包括動渦旋底盤和動渦旋齒，靜渦旋齒和動渦旋齒相位偏差180°，動渦旋的軸線沿靜渦旋的軸線徑向偏置一個回轉半徑的距離，從而形成若干對月牙形工作腔。

7、動、靜渦旋上分別有螺旋狀的齒，生成這些齒的型線可以是圓漸開線、代數螺旋線、阿基米德螺線、多邊形漸開線等曲線，這些曲線按照嚙合原理形成封閉的平面區域，將平面區域拉伸一定的高度即形成可以工作的渦旋齒。在幾何配合上，動渦旋相對靜渦旋偏離一定的距離，即回轉半徑，相位上相差180°，這樣動、靜渦旋的齒可以圍成多對月牙形工作腔，這些月牙形工作腔隨著動渦旋的平動旋轉體積周期性的由大變小，將氣體向中心工作腔壓縮，最后在靜渦旋中心排出，同時外部的工作腔完成對氣體的吸入，從而進入下一個壓縮循環。

8、作為優選，排氣口設置在靜渦旋底盤的中心靠近靜渦旋齒的齒頭部位。

9、排氣口位置設置合理，便于排氣。

10、作為優選，動渦旋齒和靜渦旋齒的齒頭部分采用雙圓弧加直線進行修正，排氣口的形狀與齒頭修正形狀相對應。

11、為了提高設計壓比和方便排氣口設計，對動、靜渦旋的齒頭部分采用雙圓弧+直線進行修正，同時降低了渦旋排氣終了時的余隙容積，從而提高渦旋的壓縮效率。

12、作為優選，動渦旋齒的齒頭部分設置有拱形凹槽。

13、當動渦旋轉動到開始排氣的角度時，動渦旋的拱形凹槽與靜渦旋配合后形成拱形口，拱形口會聯通中心工作腔外的對稱的次中心工作腔，從而保證渦旋排氣的對稱性，減小排氣脈動引起的振動和噪音。

14、作為優選，回流管上安裝單向閥。

15、單向閥的設置確保里制冷劑從經濟器向噴汽增焓橫孔的單向流動。

16、作為優選，靜渦旋上設有高低壓隔板，高低壓隔板所圍成的環形區域形成排氣腔；高低壓隔板外側面開設有環形o型圈槽，環形o型圈槽內設有o形圈。

17、在靜渦旋背面以排氣口為中心，設計一環形區域的高低壓隔板，在外側面開設環形o型圈槽，用于進行壓縮機高、低壓區域的隔離密封，環形隔板的大小應能將噴汽增焓口通向靜渦旋背面的位置包圍在內。

18、作為優選，噴汽增焓口共有兩個，分別為噴汽增焓口一和噴汽增焓口二，中壓排氣口共有兩個，分別為中壓排氣口一和中壓排氣口二，中壓排氣口一設置在排氣口與噴汽增焓口一之間，中壓排氣口二設置在排氣口與噴汽增焓口二之間。

19、在靜渦旋的底盤上，當動、靜渦旋齒嚙合的最外層工作腔剛好閉合后的位置設置噴汽增焓口，并在靜渦旋底盤側面經過噴汽增焓口的徑向位置開設兩個噴汽增焓橫孔，分別與兩個噴汽增焓口相通。

20、作為優選，噴汽增焓口和中壓排氣口的大小均小于排氣口的大小。

21、排氣口的開口大于噴汽增焓口和中壓排氣口，使壓縮機正常工作時，從排氣口向外排氣，只有當過壓時才開啟噴汽增焓口和中壓排氣口。

22、作為優選，排氣腔內安裝限位器，限位器上設有若干個限位板，各個限位板分別與排氣閥片上的各個閥板相對應，限位板和閥板之間設置限位間隙。

23、各個限位板分別對適配排氣閥片上的各個閥板對應，限位板和閥板之間設置限位間隙，用于限制閥板的最大開度。

24、與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過動、靜渦旋結構設計，使得壓縮機無論在低壓比運行工況，還是高壓比運行工況下，壓縮機的效率都得到提高，減小了渦旋壓縮機由于過壓縮和欠壓縮帶來的能效降低，擴寬了渦旋壓縮機高效運行的范圍。