CN101709701B - 单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，包括密闭壳体内由定子和转子组成的电动元件及该电动元件驱动的泵体，泵体内设有由连接转子的曲轴带动的一个滚动活塞，泵体内仅设有一个气缸，在气缸的气缸孔孔壁上沿气缸孔径向设置有两个以上滑片槽，每个滑片槽内均装有滑片，滑片把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为两个以上多级工作腔，其特征在于，滑片之间的夹角不相等，前一级工作腔依次比后一级工作腔容积大，每个工作腔紧靠两个滑片槽处分别设置有该工作腔的吸气口和排气口，并依次沿滚动活塞转动方向设置，这种压缩机能够实现单缸系统情况下的多级压缩，减少多级压缩机的零部件。
Description
技术领域
本发明涉及一种多级压缩机，特别涉及一种单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机。
背景技术
用滚动活塞式压缩机原理实现两级气体压缩，以往的专利技术，如：日本三洋在中国申请的专利CN 1371453A，如图1所示，该专利中对CO2工质进行两级压缩的技术方案是：由电动元件2同时驱动第1和第2回转压缩元件4和5组成的泵体3，该泵体3由双气缸结构组成，制冷工质通过泵体的双气缸结构进行压缩，形成两级压缩。其工作过程为：制冷工质经双气缸两级压缩第一回转压缩元件4进行一级压缩，压缩后的气体排放到密闭容器1内，该排出的中间压气体由双气缸两级压缩第二回转压缩元件5进行二级压缩后直接排出到密闭容器1外的工质系统。由于这种双气缸两级压缩具有两个压缩元件的构造，其缺点在于：需要组装的压缩机零部件数量多，组装过程复杂，工艺成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提出的一种零部件数量较少，工艺成本低同时能达到两级气体压缩功能的单缸两级以上滚动活塞式压缩机。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，包括密闭壳体内由定子和转子组成的电动元件及该电动元件驱动的泵体，泵体内设有由连接转子的曲轴带动的一个滚动活塞，泵体内仅设有一个气缸，在气缸的气缸孔孔壁上沿气缸孔径向设置有两个以上滑片槽，每个滑片槽内均装有滑片，滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为两个以上多级工作腔，其特征在于，滑片之间的夹角不相等，前一级工作腔依次比后一级工作腔容积大，每个工作腔紧靠两个滑片槽处分别设置有该工作腔的吸气口和排气口，吸气口和排气口依次沿滚动活塞转动方向设置，气体从压缩机吸入后，从一级工作腔开始压缩并由该工作腔排气口排出后，依次进入后级工作腔，经多级工作腔压缩后，由最后一级工作腔排气口排出至外部管路系统。
上述方案中，在气缸的气缸孔孔壁上沿气缸孔径向不对称设置有两个滑片槽，每个滑片槽内均装有滑片，两滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为一个较大容积的一级工作腔和一个较小容积的二级工作腔；每个工作腔紧靠两个滑片槽处分别设置有该工作腔的吸气口和排气口，吸气口和排气口依次沿滚动活塞转动方向设置，低压气体从管路系统通过一级工作腔吸气口吸入一级工作腔经压缩成为中压气体，中压气体从一级工作腔排出口直接排入到压缩机密闭壳体内部，再由二级工作腔吸气口直接吸入，经二级工作腔压缩后，中压气体变为高压气体，最后由二级工作腔排气口排出至密闭壳体外部的管路系统。
所述直接排入到压缩机密闭壳体内部的中压气体也可通过密闭壳体上的一根管子从密闭壳体外引入到二级工作腔的吸气口，二级工作腔的吸气口将中压气体吸入后经压缩，中压气体变成为高压气体，最后通过压缩机排气口直接排出至密闭壳体外的管路系统。
在所述多级工作腔的吸气通道内安装有吸气阀。
靠近前一级工作腔吸气口的滑片厚度大于靠近后一级工作腔吸气口的滑片厚度。
与现有的双气缸结构气体压缩机相比，本发明单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机能够实现单缸系统情况下的多级压缩，具有是零部件少、组装过程简单，工艺成本低的优点。
附图说明
图1为现有的一种双缸两级压缩机结构示意图。
图2为本发明单缸两级CO2工质压缩机示意图。
图3为图2的单缸两级CO2工质压缩机A-A剖面示意图。
图4为图3的B-B剖面示意图。
图5为本发明单缸两级CO2工质压缩机工作流程示意图。
图6为本发明单缸三级压缩机结构示意图。
图1到图6中的附图标记：
1密闭壳体，2电动元件，2-1定子，2-2转子，3泵体，3-1气缸，3-1-1气缸孔，3-1-2孔壁，3-1-3滑片槽1，3-1-8滑片槽2，3-1-9滑片槽3，3-1-4月牙形空间，3-1-5一级工作腔，3-1-6二级工作腔，3-1-7三级工作腔，3-2-1滑片1，3-2-2滑片2，3-2-3滑片3，3-3弹簧，3-4滚动活塞，3-5排气阀片，3-6一级吸气口，3-7一级排气口，3-8二级吸气口，3-9二级排气口，3-10三级吸气口，3-11三级排气口，3-14曲轴，3-15压缩机排气口，3-16上轴承，3-17下轴承，4双气缸两级压缩第一回转元件，5双气缸两级压缩第二回转元件，Φ滚动活塞转动角度。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图2、图3和图4所示，为一种单缸两级CO2压缩滚动活塞式压缩机，其密闭壳体1内设有由定子2-1和转子2-2组成的电动元件2，及由该电动元件2驱动的泵体3，泵体3由气缸3-1、两个滑片3-2-1、3-2-2、两个滑片弹簧3-3、曲轴3-14、滚动活塞3-4、上轴承3-16、下轴承3-17、排气阀3-5以及联接上述零件的螺栓所组成。
在所述气缸3-1的气缸孔3-1-1的孔壁3-1-2上，沿径向设置有两个滑片槽，第一滑片槽3-1-3，内装有第一滑片3-2-1，第二滑片槽3-1-8内装有第二滑片3-2-2，两个滑片槽在气缸孔3-1-1的周向的夹角不为180°，为158°。两个滑片槽内的滑片3-2-1、3-2-2把滚动活塞3-4的外周和气缸孔壁3-1-2之间的月牙型空间3-1-4分割成一个较大容积工作腔，和一个较小容积工作腔，较大容积工作腔称之为一级工作腔3-1-5，较小容积工作腔称之为二级工作腔3-1-6。在每个工作腔靠近两滑片槽3-1-3、3-1-8处分别设置有吸气口和排气口，吸、排气口沿滚动活塞公转方向设置的排列次序为：一级吸气口3-6、一级排气口3-7、二级吸气口3-8、二级排气口3-9。
为了使压缩机能够具有较好的工作性能和可靠性，在所述一级工作腔和二级工作腔的吸气通道内安装有吸气阀3-5，能够有效阻止吸入气体倒流，能使气缸的工作容积增大40％~80％。
此外，由于二级排气口3-9排出的气体工质压力要大于一级排气口3-7排出的气体压力。为了保证压缩机工作的可靠性，在压缩机处于一级工作腔吸气口3-6和二级工作腔排气口3-9之间的第一滑片3-2-1厚度不小于所述一级工作腔排气口3-7和二级工作腔吸气口3-8之间的第二滑片3-2-2厚度；同时，处于一级工作腔吸气口3-6和二级工作腔排气口3-9之间的第一滑片3-2-1与第一滑片槽3-1-3间的滑动耐摩性能也优于处于所述一级工作腔排气口3-7和二级工作腔吸气口3-8之间的第二滑片3-2-2与第二滑片槽3-1-8间的耐摩性能。
如图5所示，每一工作腔中，滚动活塞3-4的外周与气缸孔的孔壁3-1-2的切点将该工作腔分为两部分，与吸气口相通的部分称为吸气腔，与排气孔相通的称为压缩排气腔。当曲轴3-14由电动元件2带动旋转时，滚动活塞3-4的外周沿气缸孔的孔壁3-1-2滚动时，吸气腔和压缩排气腔交替在一级工作腔3-1-5和二级工作腔3-1-6中出现。在曲轴3-14旋转一周过程中，每个工作腔完成一次吸气、压缩和排气的过程。
压缩机的工质流动过程为：
如图3所示，在一级工作腔3-1-5从一级吸气口3-6吸入密闭壳体1外工质循环系统来的气体经压缩后，由一级排气口3-7排出到所述密闭壳体1内，把一级工作腔3-1-5排出的气体通过密闭壳体1上的引气管引入到二级吸气口3-8(或直接从密闭壳体1内注入)，经二级工作腔3-1-6再次压缩升压后，排出到密闭壳体1外的工质循环系统。或者从一级排气口3-7排出的气体不排入密闭壳体1内，而是直接引入到二级吸气口3-8，经二级工作腔3-1-6再次压缩升压后，排出到密闭壳体1内，由密闭壳体1上的排气管排出到工质循环系统。
如图5所示，气缸内两滑片位置为-158°，压缩机制冷工质采用CO2，滚动活塞随主轴每旋转一圈，一二级工作腔各完成一次排气，其具体工作过程如下所示：
滚动活塞3-4在汽缸3-1内0~90°转动时，当活塞3-4转过一级吸气口3-6位置时一级工作腔3-1-5由吸气腔转化为压缩腔；一级压缩腔逐渐减小，一级吸气腔逐渐增大。二级工作腔3-1-6为吸气腔，逐渐增大。
滚动活塞在3-4在汽缸3-1内90~202°转动时，一级压缩腔逐渐减小，当压缩腔达到7MPa时完成一级排气；一级吸气腔逐渐增大；二级工作腔3-1-6为吸气腔，逐渐增大到最大容积后减小。
滚动活塞3-4在汽缸3-1内202~270°转动时，当活塞转过二级吸气口3-8位置时二级工作腔3-1-6由吸气腔转化为压缩腔。二级压缩腔逐渐减小，二级吸气腔逐渐增大。一级工作腔3-1-5为吸气腔，逐渐增大。
滚动活塞3-4在汽缸3-1内270~360°转动时，二级压缩腔逐渐减小，当压缩腔达到10MPa时完成二级排气；二级吸气腔逐渐增大。一级工作腔3-1-5为吸气腔，逐渐增大到最大容积后减小。
实施例2
如图6所示，一种三级单缸滚动活塞式压缩机，其密闭壳体1内设有由定子2-1和转子2-2组成的电动元件2及该电动元件2驱动的泵体3，泵体3由气缸3-1、三个滑片3-2-1、3-2-2、3-2-3、三个滑片弹簧、滚动活塞3-4、上轴承、下轴承、三个排气阀3-5以及连接上述零件为泵体的螺栓组成，在气缸3-1上的气缸孔孔壁3-1-2上沿气缸孔径向设置有3个滑片槽3-1-3、3-1-8、3-1-9，滑片槽内装有滑片3-2-1、3-2-2、3-2-3，滑片3-2-1、3-2-2、3-2-3分别在弹簧的作用下把上述滚动活塞3-4外圆周和气缸孔3-1-1之间月牙型空间3-1-4依次分割为三个容积不相同的工作腔，每个工作腔紧靠两个滑片槽处分别设置有该工作腔的吸气口和排气口，吸气口和排气口依次沿滚动活塞转动方向的设置，各滑片之间的夹角不相同，一级工作腔3-1-5比二级工作腔3-1-6工作容积大，二级工作腔3-1-6比三级工作容积3-1-7大，气体从压缩机吸入后经一级工作腔3-1-5压缩并由排气口排出后，依次进入二级工作腔3-1-6，经三级工作腔3-1-7压缩后，最后由压缩机排出至外部系统。
Claims (6)
1.一种单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，包括密闭壳体内由定子和转子组成的电动元件及该电动元件驱动的泵体，泵体内设有由连接转子的曲轴带动的一个滚动活塞，泵体内仅设有一个气缸，在气缸的气缸孔孔壁上沿气缸孔径向设置有两个以上滑片槽，每个滑片槽内均装有滑片，滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为两个以上多级工作腔，其特征在于，相邻滑片之间的夹角不相等，所述多级工作腔中的前一级工作腔依次比后一级工作腔容积大，每个工作腔紧靠两个滑片槽处分别设置有该工作腔的吸气口和排气口，吸气口和排气口依次沿滚动活塞转动方向设置，气体从压缩机吸入后，从所述多级工作腔中的一级工作腔开始压缩并由该工作腔排气口排出后，依次进入后级工作腔，经多级工作腔压缩后，由最后一级工作腔排气口排出至外部管路系统。
2.如权利要求1所述的单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，其特征在于，所述滑片槽的个数为两个，沿气缸孔径向不对称设置，每个滑片槽内均装有一个滑片，两滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为一个较大容积的一级工作腔和一个较小容积的二级工作腔；低压气体从管路系统通过一级工作腔吸气口吸入一级工作腔经压缩成为中压气体，中压气体从一级工作腔排气口直接排入到压缩机密闭壳体内部，再由二级工作腔吸气口直接吸入，经二级工作腔压缩后，中压气体变为高压气体，最后由二级工作腔排气口排出至密闭壳体外部的管路系统。
3.如权利要求1所述的单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，其特征在于，所述滑片槽的个数为两个，沿气缸孔径向不对称设置，每个滑片槽内均装有一个滑片，两滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为一个较大容积的一级工作腔和一个较小容积的二级工作腔；低压气体从管路系统通过一级工作腔吸气口吸入一级工作腔经压缩后成为中压气体，中压气体经过一级工作腔排气口直接排入到压缩机密闭壳体内部，由密闭壳体上的一根管子将中压气体从密闭壳体外引入到二级工作腔的吸气口，经二级工作腔压缩后，中压气体变为高压气体，最后由二级工作腔排气口排出至密闭壳体外部的管路系统。
4.如权利要求1所述的单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，其特征在于，所述滑片槽的个数为三个，沿气缸孔径向不对称设置，每个滑片槽内均装有一个滑片，滑片在弹簧的作用下把滚动活塞外圆周和气缸孔之间月牙型空间分割为三个容积依次减小的一级工作腔、二级工作腔和三级工作腔，气体从压缩机吸入后，从一级工作腔开始压缩并由该工作腔排气口排出后，依次进入二级、三级工作腔，经二级、三级工作腔压缩后，最后由三级工作腔排气口排出至外部管路系统。
5.如权利要求1所述的单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，其特征在于，在所述多级工作腔的吸气通道内安装有吸气阀。
6.如权利要求1所述的单缸多级气体压缩的滚动活塞式压缩机，其特征在于，靠近前一级工作腔吸气口的滑片厚度大于靠近后一级工作腔吸气口的滑片厚度。
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