本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效減少下排氣結(jié)構(gòu)中高溫排出氣體向氣缸內(nèi)低溫的壓縮氣體和更低溫的吸入氣體的下排氣隔熱的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。

背景技術(shù)：

利用蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行制冷/制熱，常見為空調(diào)/熱泵系統(tǒng)，在現(xiàn)今社會(huì)已經(jīng)越來越普及，也為人們的生產(chǎn)工作和生活帶來巨大的便利，也因其普及性和泛用性，系統(tǒng)節(jié)能也具有巨大的社會(huì)效益和社會(huì)影響力。

壓縮機(jī)是蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的動(dòng)力源，也是蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的最主要的耗能部件。對于壓縮機(jī)而言，進(jìn)氣加熱損失和壓縮過程被加熱是明顯影響壓縮機(jī)指示功率和系統(tǒng)制冷/制熱量的因素。

其中，家用和小型商用制冷(空調(diào))系統(tǒng)的壓縮機(jī)受機(jī)組空間的影響和限制，結(jié)構(gòu)較為緊湊。壓縮結(jié)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(yuǎn)，因此，經(jīng)常出現(xiàn)高溫的排出氣體向低溫的吸入氣體或者壓縮過程進(jìn)行傳熱的想象，進(jìn)氣加熱會(huì)造成質(zhì)量流量減少和指示功率提高；壓縮過程被加熱則會(huì)使得絕熱指數(shù)提高；兩者都會(huì)影響到壓縮機(jī)的指示效率和系統(tǒng)COP。

對于蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)的制熱過程，進(jìn)氣加熱雖然能讓單位質(zhì)量制熱量增加，但是同樣會(huì)造成質(zhì)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(tǒng)節(jié)能完全沒有積極作用。

因此，減少壓縮機(jī)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(tǒng)節(jié)能的重要的內(nèi)容。

對于空調(diào)用R32制冷劑而言，排氣溫度和吸氣溫度溫差相比于傳統(tǒng)的R22和R410a要更大，因此所造成的排氣向進(jìn)氣和壓縮氣體的傳熱現(xiàn)象更為嚴(yán)重。同時(shí)，對于高壓比的循環(huán)而言，排氣溫度和吸氣溫度溫差也很大。本發(fā)明曾針對現(xiàn)有的R32旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)進(jìn)行有限元溫度分布的模擬計(jì)算，并根據(jù)該計(jì)算結(jié)果的溫度差和公式計(jì)算出的對流換熱系數(shù)h，對高溫排出氣體向氣缸內(nèi)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(dá)到壓縮機(jī)入力的5％。因此，若能隔絕此處傳熱，則對于壓縮機(jī)效率的提高具有很大的幫助，關(guān)注此問題具有高度的現(xiàn)實(shí)意義。

旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)由于其結(jié)構(gòu)緊湊，零件加工要求相對低等優(yōu)點(diǎn)，在家用和商用制冷/制熱系統(tǒng)中受到廣泛的應(yīng)用。但也是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，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(jìn)行加熱，從而造成上述損失；對于下排氣結(jié)構(gòu)，高溫排出氣體除了通過軸承對氣缸內(nèi)低溫氣體進(jìn)行傳熱之外，還會(huì)對油池中潤滑油進(jìn)行加熱，潤滑油在氣缸內(nèi)進(jìn)行潤滑的過程中又會(huì)對氣缸內(nèi)低溫氣體進(jìn)行加熱；此外，下排氣消聲腔中高溫排出氣體要通過貫穿氣缸組件的通孔向上排出，此時(shí)通孔中為高溫排出氣體，會(huì)直接對氣缸組件進(jìn)行加熱，從而向氣缸內(nèi)低溫氣體傳熱；以上三種情況對旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)指示功率和系統(tǒng)COP都非常不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了減少旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)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(jī)指示功率和系統(tǒng)制冷/制熱量的影響，提高壓縮機(jī)指示效率和系統(tǒng)COP；利用有限元方法對旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)內(nèi)部進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析，得出了旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)內(nèi)部的溫度分布情況和熱傳遞分布情況；同時(shí)，也對旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)排氣速度場和壓力場進(jìn)行有限元分析；最后結(jié)合旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，以及旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)零部件加工和裝配過程進(jìn)行綜合考慮，針對隔絕排氣和低溫氣體的換熱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本發(fā)明提供一種下排氣隔熱的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種下排氣隔熱的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，包括殼體01，設(shè)置在殼體01底部的油池10，配置容納在殼體01的內(nèi)部空間中的電機(jī)02和由該電機(jī)02驅(qū)動(dòng)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(shè)置在下軸承34下部的下排氣消聲結(jié)構(gòu)36；所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36針對單獨(dú)下排氣消聲結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，或雙排氣消聲結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的下排氣部分，或雙缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)下氣缸的下排氣部分；

所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36采用以下方案：

B1方案：通過在下排氣消聲結(jié)構(gòu)36內(nèi)設(shè)置隔熱層，替換下排氣消聲器材料，添加套管的方法達(dá)到絕熱效果，簡稱為：隔熱層絕熱；

B2方案：通過對下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的主要組成部件進(jìn)行絕熱涂料的涂裝，達(dá)到絕熱效果，簡稱為：絕熱涂料絕熱；

B1、B2兩個(gè)方案所能達(dá)成的效果相同，單獨(dú)采用或同時(shí)采用；

所述B1方案為在下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的下排氣消聲器44和下軸承34之間，設(shè)置下隔熱層46；所述下隔熱層46緊貼下軸承34下表面，以減少下排氣消聲器腔47內(nèi)高溫排氣向下軸承34的傳熱；所述下排氣消聲器44采用隔熱材料，以減少下排氣消聲器腔47內(nèi)高溫排氣向油池10的傳熱；所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的下排氣通道45內(nèi)壁設(shè)有隔熱套管48，以減少下排氣通道45內(nèi)氣體向氣缸組件32內(nèi)的傳熱；最終減少下軸承34、油池10內(nèi)潤滑油以及氣缸組件32向氣缸組件32內(nèi)低溫氣體的傳熱；

所述B2方案為利用絕熱涂料，對下軸承34和下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的下排氣消聲器44進(jìn)行絕熱涂層處理，使得下軸承34和下排氣消聲器44包裹上絕熱涂料。

所述B1方案中，下隔熱層46材料為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述下隔熱層厚度滿足：h≥0.5mm；

所述下隔熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述B1方案中，下排氣消聲器44材料替換為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述下排氣消聲器厚度滿足：h≥0.5mm；

所述下排氣消聲器材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)；

同時(shí)，所述下排氣消聲器44還需要滿足一定的強(qiáng)度要求，以保證能夠承受下排氣消聲器腔47內(nèi)高溫氣體的氣流脈動(dòng)和壓力波動(dòng)，具體體現(xiàn)在：

所述下排氣消聲器材料的屈服極限滿足：σ_s≥0.1MPa。

所述B1方案中，所述隔熱套管48為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述隔熱套管厚度滿足：h≥0.5mm；

所述隔熱套管材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述B1方案中，所述下隔熱層46、下排氣消聲器44、隔熱套管48除了各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴牧虾鸵蟮南嗤?，采用一體化的結(jié)構(gòu)以優(yōu)化零件的加工和裝配過程；

采用的一體化方案有：下隔熱層46與下排氣消聲器44一體化；下隔熱層46與隔熱套管48一體化；下隔熱層46、下排氣消聲器44與隔熱套管48三者一體化。

所述B2方案中，采用刷涂、浸涂、流涂或噴涂方法使得下軸承34和下排氣消聲器44包裹上絕熱涂料。

所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36為蓋板式結(jié)構(gòu)，即采用下軸承蓋板49和下軸承34閉合形成密閉的下排氣消聲器腔47；對于蓋板式結(jié)構(gòu)的下排氣消聲結(jié)構(gòu)36，其下軸承蓋板49的結(jié)構(gòu)與材料要求和下排氣消聲器44相同。

所述絕熱材料或絕熱涂料，必須與壓縮機(jī)所用制冷劑和潤滑油相容，不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

所述氣缸組件32為滾動(dòng)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(jié)構(gòu)，多級氣缸結(jié)構(gòu)和多氣缸并列結(jié)構(gòu)。

和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn)：

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(xiàn)象，減少傳熱對指示功率以及制冷量的影響，提高壓縮機(jī)指示效率和系統(tǒng)COP。

2、由于針對傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，只進(jìn)行了排氣消聲結(jié)構(gòu)處的優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行局部零件的增加和替換，因此，可以直接在現(xiàn)有的機(jī)型甚至是產(chǎn)品上直接修改，方便高效，大大減少產(chǎn)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(tǒng)的壓縮機(jī)直接進(jìn)行涂層絕熱，簡單高效。

4、由于針對排氣消聲結(jié)構(gòu)處進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此，對于旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的氣缸組件的類型和層級數(shù)量沒有限制，對市場上存在的各種類型的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)皆適用，具有廣泛的實(shí)際生產(chǎn)價(jià)值。

5、由于下排氣消聲結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的部件可以采取一體化結(jié)構(gòu)，因此，在原來機(jī)器的基礎(chǔ)上也沒有過多增加零部件，甚至可以簡化裝配過程，提高壓縮機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊度。

附圖說明

圖1所示為采用本發(fā)明方案的一實(shí)施例的雙缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的剖視圖。

圖2所示為圖1中旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)下氣缸下排氣消聲結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。

圖3所示為圖1中旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中采用蓋板式下排氣消聲結(jié)構(gòu)的泵體部分剖視圖。

圖4所示為發(fā)明方案中所包括的各種形式的氣缸組件的俯視圖，其中圖4a為滾動(dòng)活塞式，圖4b為搖擺滑片式，圖4c為活塞鉸接式，圖4d為氣缸鉸接式。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：

如圖1所示，為采用本發(fā)明方案的一實(shí)施例的雙缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的剖視圖。

本實(shí)施例一種下排氣隔熱的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，包括殼體01，設(shè)置在殼體01底部的油池10，配置容納在殼體01的內(nèi)部空間中的電機(jī)02和由該電機(jī)02驅(qū)動(dòng)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(shè)置在下軸承34下部的下排氣消聲結(jié)構(gòu)36；所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36針對單獨(dú)下排氣消聲結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，或雙排氣消聲結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)的下排氣部分，或雙缸旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)下氣缸的下排氣部分。

所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36采用以下方案：

B1方案：通過在下排氣消聲結(jié)構(gòu)36內(nèi)設(shè)置隔熱層，替換下排氣消聲器材料，添加套管的方法達(dá)到絕熱效果，簡稱為：隔熱層絕熱；

B2方案：通過對下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的主要組成部件進(jìn)行絕熱涂料的涂裝，達(dá)到絕熱效果，簡稱為：絕熱涂料絕熱；

B1、B2兩個(gè)方案所能達(dá)成的效果相同，單獨(dú)采用或同時(shí)采用。

其中圖1實(shí)施例為雙缸雙排氣旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，包括上排氣消聲結(jié)構(gòu)35和下排氣消聲結(jié)構(gòu)36，根據(jù)發(fā)明方案內(nèi)容，選擇B1方案。

如圖2所示，為圖1中旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)下排氣消聲結(jié)構(gòu)的局部剖視圖。

此處對于下排氣消聲結(jié)構(gòu)36的絕熱，采用以下B1隔熱層絕熱方案：

對于所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36，其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)包括：下軸承34、下排氣消聲器44和下排氣通道45；本發(fā)明在下排氣消聲器44和下軸承34之間，設(shè)置下隔熱層46；所述下隔熱層46緊貼下軸承34下表面，以減少下消聲器腔47內(nèi)高溫排氣向下軸承34的傳熱；所述下排氣消聲器44采用隔熱材料，以減少下排氣消聲器腔47內(nèi)高溫排氣向油池10的傳熱；所述下排氣通道45內(nèi)壁設(shè)有隔熱套管48，以減少下排氣通道45內(nèi)氣體向氣缸組件32內(nèi)的傳熱；最終減少下軸承34、油池10內(nèi)潤滑油以及氣缸組件32向氣缸組件32內(nèi)低溫氣體的傳熱。

所述B1方案中，所述下隔熱層46外形要求盡可能包覆住下軸承34的表面，以減少高溫氣體和下軸承34之間的傳熱。

所述下隔熱層46材料必須為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述下隔熱層厚度滿足：h≥0.5mm；

所述下隔熱層材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述下排氣消聲器44材料替換為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述下排氣消聲器厚度滿足：h≥0.5mm；

所述下排氣消聲器材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

同時(shí)，所述下排氣消聲器44還需要滿足一定的強(qiáng)度要求，以保證能夠承受下消聲器腔內(nèi)高溫氣體的氣流脈動(dòng)和壓力波動(dòng)，具體體現(xiàn)在：

所述下排氣消聲器材料的屈服極限滿足：σ_s≥0.1MPa。

所述隔熱套管48須為絕熱材料，以保證其功能的正常發(fā)揮，具體體現(xiàn)在：

所述隔熱套管厚度滿足：h≥0.5mm；

所述隔熱套管材料導(dǎo)熱系數(shù)滿足：λ≤0.12W/(m·K)。

所述下隔熱層46、下排氣消聲器44、隔熱套管48除了各自獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴牧虾鸵蟮南嗤?，可以采用一體化的結(jié)構(gòu)以優(yōu)化零件的加工和裝配過程。

可采用的一體化方案有：下隔熱層46與下排氣消聲器44一體化；下隔熱層46與隔熱套管48一體化；下隔熱層46、下排氣消聲器44與隔熱套管48三者一體化。

若采用B2絕熱涂料絕熱方案，則利用絕熱涂料，對上述兩個(gè)零件進(jìn)行絕熱涂層處理，包括采用刷涂、浸涂、流涂、噴涂等方法使得下軸承34和下排氣消聲器44包裹上絕熱涂料。

如圖3所示，為圖1中旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)中采用蓋板式下排氣消聲結(jié)構(gòu)的泵體部分剖視圖。

對于所述下排氣消聲結(jié)構(gòu)36，也可為蓋板式結(jié)構(gòu)，即采用下軸承蓋板49和下軸承34閉合形成密閉的下排氣消聲器腔47。

對于蓋板式下排氣消聲結(jié)構(gòu)36，其下軸承蓋板49的結(jié)構(gòu)與材料要求和下排氣消聲器44相同。

如圖4所示，為發(fā)明方案中所包括的各種形式的氣缸組件的俯視圖。

發(fā)明方案中對所述氣缸組件32不加限制，可為滾動(dòng)活塞式(圖4a)、搖擺滑片式(圖4b)、活塞鉸接式(圖4c)、氣缸鉸接式(圖4d)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(gè)腔室，其中左邊的為吸氣腔13，右邊的為壓縮腔14。本發(fā)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(jìn)行傳熱。

同時(shí)，所述發(fā)明方案對壓縮機(jī)的泵體結(jié)構(gòu)不加限制，可為單氣缸結(jié)構(gòu)，多級氣缸結(jié)構(gòu)或多氣缸并列結(jié)構(gòu)。不局限于實(shí)施例提出的雙缸雙排氣旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)。

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(jī)所用制冷劑和潤滑油相容，不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。