CN106523364A - 一种多螺杆式变频制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

一种多螺杆式变频制冷压缩机，螺杆转子至少有两个，各螺杆转子沿转轴的长度方向设置套设定位于转轴；螺杆转子的螺槽由壳体内壁及两星轮界定形成两密闭腔体；壳体对应各密闭腔体开设有排气通路，排气通路对应螺杆转子的高压排气侧设置，并连通排气口；且对应排气通路设有一可调节其打开大小的滑阀结构；滑阀结构设有两组，各滑阀结构包括一丝杆及多个阀块；两丝杆分别平行于转轴两侧，各阀块对应一螺杆转子一侧的旁通口；丝杆转动设置于压缩侧壳体内；当丝杆旋转时，阀块在丝杠上做前后平移，对排气通路起到打开大小调节的作用。本发明排气量的上限得到了突破，提升了制冷效果，并且在变频调节时，不会造成压缩机额外的做功损失。

Description

一种多螺杆式变频制冷压缩机

技术领域

本发明涉及螺杆式制冷压缩机，具体涉及一种排气压力可调的多螺杆式变频制冷压缩机。

背景技术

随着单螺杆式制冷压缩机技术的不断更新，单螺杆式压缩机在空调、制冷、冷冻以及化工等领域得到了广泛的应用。单螺杆式制冷压缩机的工作原理是通过电机驱动螺杆转子转动，通过螺杆转子和星轮的配合压缩制冷剂蒸汽，使制冷剂蒸汽的压力提升，进而通过压缩机的排气口送入冷凝器中。制冷压缩机的制冷效果和排气口的排气量成正比，当排气量越高时，制冷效果越强。

该现有的单螺杆式制冷压缩机在长期使用之后发现存在有以下不足：

一、排气量的上限难以突破，导致压缩机的制冷效果受到限制，难以满足更高的制冷要求；为了克服这一不足，常规的做法是增大压缩机的星轮以及螺杆转子的体积，但此种方式受限于加工工艺，且加工难度大、加工成本高，可靠性差，因此并不实用；另一种做法是设置多台制冷压缩机并组工作，但此方式会导致设备成本高，且设备的占地面积大；

二、现有的单螺杆压缩机内容积比无法调节，存在过压缩和欠压缩现象（当压缩结束时，压缩腔内部压力小于外部排气压力，将造成欠压缩，此时腔内气体将产生定容压缩，升高腔内压力，再排出压缩腔，造成额外的功率。而当压缩终止时，压缩腔内部压力高于外部压力则称为过压缩。此时腔内气体将发生定容膨胀，额外消耗无用功。理想的压缩过程压缩终止时压力与外部背压相同，无额外做功损失，压缩机耗功最小，能效比最高）不管是过压缩还是欠压缩，都将造成压缩机额外的做功损失；

三、变频制冷压缩机排气量的调节通过改变电机的转速来实现，在制冷压缩机轻载时，所需转速可能仅为满载时候的20%，此时的排气量较小，但此时排气压力也随之下降，将不能满足进入冷凝器的压力条件，冷凝器中的制冷剂蒸汽甚至会发生回流现象，通过压缩机排气口回流至压缩机壳体内，增加压缩机的无效做工，轻则导致压缩机无法正常稳定工作，重则损坏压缩机内部组件。

因此，如何解决上述现有技术存在的问题便成本发明所要研究解决的的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多螺杆式变频制冷压缩机。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多螺杆式变频制冷压缩机，包括一机壳，该机壳包括水平布置的电机侧及压缩侧；所述电机侧用于装配制冷压缩机的一变频电机，该电机包括定子、转子以及电机主轴；所述压缩侧用于装配制冷压缩机的螺杆转子以及星轮，所述星轮在螺杆转子的两侧布置，构成每个螺杆转子配对两个星轮；所述电机主轴与所述螺杆转子的转轴连轴设置；

其中，所述螺杆转子至少设有两个，各螺杆转子沿所述转轴的长度方向套设定位于转轴上；压缩侧壳体上开设有多个进气口以及至少一个排气口，所述进气口的数量至少与所述螺杆转子的数量一致，且对应螺杆转子至少一侧的星轮设置；所述排气口对应所述螺杆转子的一高压排气侧设置；

所述螺杆转子与所述压缩侧壳体的内壁贴合，构成各螺杆转子的螺槽由压缩侧壳体的内壁以及两星轮界定形成两独立的密闭腔体；所述压缩侧壳体对应各密闭腔体开设有一排气通路，该排气通路对应螺杆转子的高压排气侧设置，排气通路始终连通所述压缩机的排气口，以将螺杆转子压缩后的高压制冷剂蒸汽送入排气口中，对应该排气通路设有一可将调节其打开大小的滑阀结构；

所述滑阀结构设有两组，各滑阀结构由一水平设置的丝杆以及螺纹连接于该丝杆上的多个阀块构成；两所述丝杆分别平行设置于所述螺杆转子转轴的两侧，每个所述阀块对应每个螺杆转子一侧的排气通路，即每根丝杆上阀块的数量与螺杆转子的数量相等；所述丝杆通过一驱动电机驱动，从而转动设置于所述压缩侧壳体内；各所述阀块沿所述转轴的长度方向滑动定位于压缩侧壳体的内壁中，构成当丝杆旋转时，所述阀块通过螺纹配合在所述丝杠上做前后平移，进而对所述排气通路起到打开大小调节的作用。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述螺杆转子的数量可根据需要增加，每增加一个螺杆转子，压缩机的排气量增加一倍，如两个螺杆转子的压缩机，其排气量是单个螺杆转子压缩机的两倍。通过多个螺杆转子安装在同一个机体内，可以实现单台压缩机达到多台相同螺杆转子尺寸单螺杆压缩机的排量，单机排气量大，压缩机成本降低；同时，机组应用时更简单，管路、阀门、控制系统等只需采用一套，节约机组成本。

2．上述方案中，正常工作情况下，排气通路处于某一打开的状态，此时电机正常运行，排出密闭腔体的制冷剂蒸汽的压力值满足进入冷凝器的条件；当环境温度下降（或升高）或者热负荷下降时（或升高），冷凝器内压力也会随之下降（或升高），如果排气压力维持原状，将造成压缩机过压缩或欠压缩损失，因此需要改变排气通路的大小，以改变排出的气体压力，使其维持在能够满足工作要求的压力值。排气通路缩小多少由实际压力而定。借此设计，可以达到压缩机根据不同的冷凝压力、蒸发压力调节压缩机排气压力，降低无效做工，提高能效比。

3．上述方案中，每两个螺杆转子组成一个压缩单元，每个压缩单元中的两螺杆转子以其高压排气侧相对设置。借此设计，构成压缩单元轴向两侧的压力平衡，所述螺杆转子转轴的轴承可以受力更小，进而延长其寿命，另一方面压缩单元的振动也可以减小，有利于压缩机工作的稳定；各所述排气口对应各所述压缩单元的中部设置，并与压缩单元中两螺杆转子的高压排气侧对应，因此可以减少排气口的数量，降低成本。

4．上述方案中，滑阀机构的创新设计是本案的核心，丝杆传动的设计使得阀块的位移更加精准、可靠，从而保证了排气通路打开大小的精准控制。更为重要的，为了适应多螺杆压缩机中的应用，各阀块的同步率借此丝杆传动设计得到保证，一致性好。传统的气缸驱动或油缸驱动都不能保证本案多螺杆式压缩机要求的高一致性，如果各阀块的同步率差、一致性低，将导致各螺杆转子排气压力不一致，使螺杆转子和转轴发生振动，影响工作的稳定性。并且丝杆和阀块的设计其使用寿命也远高于以往的气缸驱动或者油缸驱动的方式。

5．上述方案中，所述压缩单元设有一个，所述压缩侧壳体上的进气口为四个，排气口为一个。

6．上述方案中，各所述压缩单元中的各所述丝杆上设有两所述阀块，两阀块各自对应一螺杆转子，且两阀块在丝杆上的运动轨迹相反，以保证压缩单元的动平衡，这在多螺杆压缩机中比较重要，否则将难以确保压缩机工作的稳定性。

本发明工作原理及优点如下：

本发明一种多螺杆式变频制冷压缩机，螺杆转子至少有两个，各螺杆转子沿转轴的长度方向设置套设定位于转轴；压缩侧壳体上进气口的数量至少与螺杆转子的数量一致，且对应至少一侧的星轮；排气口对应螺杆转子的高压排气侧设置；螺杆转子的螺槽由壳体内壁及两星轮界定形成两密闭腔体；壳体对应各密闭腔体开设有排气通路，排气通路对应螺杆转子的高压排气侧设置，并连通排气口，对应排气通路设有一可调节其打开大小的滑阀结构；滑阀结构设有两组，各滑阀结构包括一丝杆及多个阀块；两丝杆分别平行于转轴两侧，各阀块对应一螺杆转子一侧的排气通路；丝杆转动设置于压缩侧壳体内；当丝杆旋转时，阀块在丝杠上做前后平移，对排气通路起到打开大小调节的作用。相比现有技术而言，本发明通过多个螺杆转子串联的形式，使得压缩机在不增加设备的数量并且不增大星轮和螺杆转子体积的情况下，使压缩机的排气量的上限得到突破，提升了压缩机的制冷效果，使其可以满足更高的制冷要求，且工艺易于实现、加工成本较低、可靠性高，对占地面积的要求也远低于多台制冷压缩机并组工作的情况；另外，本发明在变频调节时，排气压力能够始终满足要求。本发明的滑阀结构为内容积比调节滑阀，实现压缩机根据不同的运行工况实时调节内容积比，减少压缩机的过压缩和欠压缩损失，提高压缩机在不同运行工况下能效比。本发明还优化了滑阀机构的设计，丝杆传动的设计使得阀块的位移更加精准、可靠，从而保证了排气通路打开大小的精准控制，并且为了适应多螺杆压缩机中的应用，各阀块的同步率借此丝杆传动设计得到保证，一致性好，且使用寿命远高于以往的气缸驱动或者油缸驱动的方式。

附图说明

附图1为本发明实施例的结构示意图；

附图2为图1在1/4剖视下的结构示意图；

附图3为图1在1/2剖视下的结构示意图；

附图4为本发明实施例的原理示意图（俯视视角）；

附图5为本发明实施例排气通路最大时的结构示意图；

附图6为本发明实施例排气通路缩小时的结构示意图。

以上附图中：1．螺杆转子；2．星轮；3．转轴；4．压缩侧壳体；5．进气口；6．排气口；7．螺槽；8．排气通路；9．丝杆；10．阀块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1～6所示，一种多螺杆式变频制冷压缩机，包括一机壳，该机壳包括水平布置的电机侧（图中未绘出）及压缩侧；所述电机侧用于装配制冷压缩机的一变频电机，该电机包括定子、转子以及电机主轴；所述压缩侧用于装配制冷压缩机的螺杆转子1以及星轮2，所述星轮2在螺杆转子1的两侧布置，构成每个螺杆转子1配对两个星轮2；所述电机主轴与所述螺杆转子1的转轴3连轴设置。

其中，所述螺杆转子1设有两个，各螺杆转子1沿所述转轴3的长度方向套设定位于转轴3上；两螺杆转子1以其高压排气侧相对设置。借此设计，构成两螺杆转子1轴向两侧的压力平衡，所述转轴3的轴承可以受力更小，进而延长其寿命，另一方面螺杆转子1以及转轴3的振动也可以减小，有利于压缩机工作的稳定；压缩侧壳体4上开设有四个进气口5以及一个排气口6，所述进气口5与所述星轮2一对一设置；所述排气口6对应两螺杆转子1的高压排气侧设置。

所述螺杆转子1与所述压缩侧壳体4的内壁贴合，构成各螺杆转子1的螺槽7由压缩侧壳体4的内壁以及两星轮2界定形成两独立的密闭腔体；所述压缩侧壳体4对应各密闭腔体还开设有一排气通路8，所述排气通路8对应螺杆转子1的高压排气侧设置，排气通路8始终连通所述压缩机的排气口6，以将螺杆转子1压缩后的高压制冷剂蒸汽送入排气口6中，并经由排气口6送入制冷系统的冷凝器；并且对应该排气通路8还设有一可调节其打开大小的滑阀结构。

所述滑阀结构设有两组，各滑阀结构由一水平设置的丝杆9以及螺纹连接于该丝杆9上的两阀块10构成；两所述丝杆9分别平行设置于所述转轴3的两侧，两阀块10各自对应一个螺杆转子1一侧的排气通路8，且两阀块10在丝杆9上的运动轨迹相反，以保证两螺杆转子1和转轴3的动平衡；所述丝杆9通过一驱动电机（图中未绘出）驱动，从而转动设置于所述压缩侧壳体4内；各所述阀块10沿所述转轴3的长度方向滑动定位于压缩侧壳体4的内壁中，构成当丝杆9旋转时，所述阀块10通过螺纹配合在所述丝杠9上做前后平移，进而对所述排气通路8起到打开大小调节的作用。

正常工作情况下，排气通路8处于某一打开的状态，此时电机正常运行，排出密闭腔体的制冷剂蒸汽的压力值满足进入冷凝器的条件；当环境温度下降（或升高）或者热负荷下降时（或升高），冷凝器内压力也会随之下降（或升高），如果排气压力维持原状，将造成压缩机过压缩或欠压缩损失，因此需要改变排气通路8的大小，以改变排出的气体压力，使其维持在能够满足工作要求的压力值。排气通路8缩小多少由实际压力而定。借此设计，可以达到压缩机根据不同的冷凝压力、蒸发压力调节压缩机排气压力，降低无效做工，提高能效比。

本实施例背对背设置的两个螺杆转子1，各需要两组阀块10调节排气压力，并且前端螺杆转子1的阀块10和后端螺杆转子1的阀块10向相反的方向运动，以完成对两个螺杆转子1的增、减载。现有的活塞驱动机构无法实现这种运动方式并确保两端阀块10处于相同负载的位置。因此设计了由电机驱动丝杆9带动阀块10运动调节机构，前后端螺杆转子1同侧的阀块10，使用同一根两端加工有相反旋向外螺纹的丝杆9驱动，而两端的阀块10设置有与之相配合的内螺纹，将丝杆9的转动通过螺纹传动转化为阀块10的直线运动，当丝杆9向某一方向旋转时，由丝杆9两端旋向相反的螺牙，驱动阀块10向相反的方向直线运动，实现对两端螺杆转子1的同时减载或增载。这样，通过设置在前后端螺杆转子1两侧的两根丝杆9同时转动，可以驱动两侧的前后端阀块10运动到相同负载的位置。背对背设置的螺杆转子1，两端处于同一个压力，轴向受力完全平衡，轴承负载小，寿命长；压缩机运转更平稳，噪音、振动低。

本发明一种多螺杆式变频制冷压缩机，螺杆转子至少有两个，各螺杆转子沿转轴的长度方向设置套设定位于转轴；压缩侧壳体上进气口的数量至少与螺杆转子的数量一致，且对应至少一侧的星轮；排气口对应螺杆转子的高压排气侧设置；螺杆转子的螺槽由壳体内壁及两星轮界定形成两密闭腔体；壳体对应各密闭腔体开设有排气通路，排气通路对应螺杆转子的高压排气侧设置，并连通排气口，对应排气通路设有一可调节其打开大小的滑阀结构；滑阀结构设有两组，各滑阀结构包括一丝杆及多个阀块；两丝杆分别平行于转轴两侧，各阀块对应一螺杆转子一侧的排气通路；丝杆转动设置于压缩侧壳体内；当丝杆旋转时，阀块在丝杠上做前后平移，对排气通路起到打开大小调节的作用。相比现有技术而言，本发明通过多个螺杆转子串联的形式，使得压缩机在不增加设备的数量并且不增大星轮和螺杆转子体积的情况下，使压缩机的排气量的上限得到突破，提升了压缩机的制冷效果，使其可以满足更高的制冷要求，且工艺易于实现、加工成本较低、可靠性高，对占地面积的要求也远低于多台制冷压缩机并组工作的情况；另外，本发明在变频调节时，排气压力能够始终满足要求。本发明的滑阀结构为内容积比调节滑阀，实现压缩机根据不同的运行工况实时调节内容积比，减少压缩机的过压缩和欠压缩损失，提高压缩机在不同运行工况下能效比。本发明还优化了滑阀机构的设计，丝杆传动的设计使得阀块的位移更加精准、可靠，从而保证了排气通路打开大小的精准控制，并且为了适应多螺杆压缩机中的应用，各阀块的同步率借此丝杆传动设计得到保证，一致性好，且使用寿命远高于以往的气缸驱动或者油缸驱动的方式。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多螺杆式变频制冷压缩机，其特征在于：

包括一机壳，该机壳包括水平布置的电机侧及压缩侧；所述电机侧用于装配制冷压缩机的一变频电机，该电机包括定子、转子以及电机主轴；所述压缩侧用于装配制冷压缩机的螺杆转子以及星轮，所述星轮在螺杆转子的两侧布置，构成每个螺杆转子配对两个星轮；所述电机主轴与所述螺杆转子的转轴连轴设置；

其中，所述螺杆转子至少设有两个，各螺杆转子沿所述转轴的长度方向套设定位于转轴上；压缩侧壳体上开设有多个进气口以及至少一个排气口，所述进气口的数量至少与所述螺杆转子的数量一致，且对应螺杆转子至少一侧的星轮设置；所述排气口对应所述螺杆转子的一高压排气侧设置；

所述螺杆转子与所述压缩侧壳体的内壁贴合，构成各螺杆转子的螺槽由压缩侧壳体的内壁以及两星轮界定形成两独立的密闭腔体；所述压缩侧壳体对应各密闭腔体开设有一排气通路，该排气通路对应螺杆转子的高压排气侧设置，排气通路始终连通所述压缩机的排气口，以将螺杆转子压缩后的高压制冷剂蒸汽送入排气口中，对应该排气通路设有一可将调节其打开大小的滑阀结构；

所述滑阀结构设有两组，各滑阀结构由一水平设置的丝杆以及螺纹连接于该丝杆上的多个阀块构成；两所述丝杆分别平行设置于所述螺杆转子转轴的两侧，每个所述阀块对应每个螺杆转子一侧的排气通路，即每根丝杆上阀块的数量与螺杆转子的数量相等；所述丝杆通过一驱动电机驱动，从而转动设置于所述压缩侧壳体内；各所述阀块沿所述转轴的长度方向滑动定位于压缩侧壳体的内壁中，构成当丝杆旋转时，所述阀块通过螺纹配合在所述丝杠上做前后平移，进而对所述排气通路起到打开大小调节的作用。

2.根据权利要求1所述的制冷压缩机，其特征在于：每两个螺杆转子组成一个压缩单元，每个压缩单元中的两螺杆转子以其高压排气侧相对设置；各所述排气口对应各所述压缩单元的中部设置，并与压缩单元中两螺杆转子的高压排气侧对应。

3.根据权利要求2所述的制冷压缩机，其特征在于：所述压缩单元设有一个，所述压缩侧壳体上的进气口为四个，排气口为一个。

4.根据权利要求2所述的制冷压缩机，其特征在于：各所述压缩单元中的各所述丝杆上设有两所述阀块，两阀块各自对应一螺杆转子，且两阀块在丝杆上的运动轨迹相反。