滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機及其運行控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，該滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機具有上、下法蘭、汽缸，還包括與氣缸相鄰隔板，隔板中設有高壓保護裝置，該高壓保護裝置由彈性部件和運動部件組成，當壓縮機殼體內(nèi)的壓力過大時，運動部件受到壓縮機殼體內(nèi)腔中氣體壓力的作用進入壓縮腔中卡住滾子，使壓縮機停機，防止壓縮機殼體內(nèi)的壓力進一步升高而使壓縮機故障甚至產(chǎn)生事故。本發(fā)明的帶有內(nèi)置高壓保護裝置的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機具有可靠性和安全性更高的優(yōu)點。
【專利說明】滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機及其運行控制方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓縮機【技術領域】，尤其是一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機及其控制方法。

【背景技術】
[0002]滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機主要由氣缸、滾子、上下法蘭、曲軸、滑片等主要零部件組成，隨著電機的轉(zhuǎn)動，曲軸偏心部旋轉(zhuǎn)將吸入的氣體壓縮并排出，現(xiàn)有技術中當空調(diào)系統(tǒng)安裝不當或系統(tǒng)阻塞或因其他原因?qū)е聣嚎s機內(nèi)部壓力過高時，排氣壓力上升超過壓縮機的使用極限壓力容易造成壓縮機的損壞，甚至發(fā)生爆炸等安全事故，影響產(chǎn)品的可靠性和安全性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一在于，提供一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，以防止壓縮機在異常高壓下故障或損耗，提高壓縮機的可靠性和安全性。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，所采用的技術方案是:
[0005]一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，包括殼體以及設置在所述殼體內(nèi)腔中的曲軸、滾子、上法蘭、下法蘭和氣缸，還包括，套設于曲軸上并與氣缸相鄰設置的第一隔板，第一隔板中設有連通所述殼體內(nèi)腔和所述氣缸中的壓縮腔的連通通道，連通通道中設有高壓保護裝置，高壓保護裝置包括彈性部件和用于阻礙所述滾子轉(zhuǎn)動的運動部件。
[0006]進一步地，連通通道與所述壓縮腔的低壓側(cè)連通。
[0007]進一步地，運動部件與連通通道的內(nèi)壁之間間隙密封。
[0008]進一步地，連通通道中設有用于限制所述運動部件極限位移的第一限位部。
[0009]進一步地，運動部件為頂針結(jié)構(gòu)，彈性部件為壓縮彈簧，壓縮彈簧套設在頂針結(jié)構(gòu)上。
[0010]進一步地，運動部件與彈性部件的尺寸關系為:
[0011 ] Pd^S1 = PXS2+K (L1-L2) +KL4
[0012]式中Pd為高壓保護裝置動作壓力，S1為運動部件與壓縮機殼體內(nèi)腔連通側(cè)表面積，Px為吸氣壓力，S2為運動部件與壓縮機壓縮腔連通側(cè)表面積，K為彈性部件剛度系數(shù)，L1為彈性部件原長，L2為彈性部件安裝完成后的長度，L4為連通通道預留安全長度。
[0013]進一步地，該壓縮機為多缸壓縮機。
[0014]進一步地，該多缸壓縮機為雙缸壓縮機，該雙缸壓縮機包括上氣缸、下氣缸和第二隔板，第一隔板與第二隔板相鄰的設置在上氣缸與下氣缸之間。
[0015]進一步地，第一隔板與第二隔板為一體成型結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明還提供了一種壓縮機運行控制方法，所述壓縮機為上述的壓縮機，該壓縮機運行控制方法為:當壓縮機控制器檢測到所述壓縮機的轉(zhuǎn)矩大于等于設定值時，控制所述壓縮機停機。
[0017]本發(fā)明的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0018]I)本發(fā)明的壓縮機內(nèi)置有高壓保護裝置，當壓縮機在特殊情況產(chǎn)生高壓時，高壓保護裝置動作，進入壓縮腔使?jié)L子的力矩急劇上升，使壓縮機進入停機保護，當內(nèi)部壓力下降到正常范圍時，壓縮機可恢復正常運行，可以有效防止壓縮機在高壓下發(fā)生故障甚至產(chǎn)生爆炸等安全事故，并且不會對壓縮機產(chǎn)生破壞，能夠節(jié)約維修成本，提高壓縮機運行的可靠性和安全性；
[0019]2)高壓保護裝置結(jié)構(gòu)簡單，通用性較好，易于實現(xiàn)，可應用于單缸或多缸壓縮機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明第一實施方式的壓縮機結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖；
[0021]圖2是圖1中高壓保護裝置未動作時的局部放大圖；
[0022]圖3是圖1中高壓保護裝置工作狀態(tài)時的局部放大圖；
[0023]圖4是圖1中壓縮機的E-E方向的剖視圖；
[0024]圖5是本發(fā)明第三實施方式的壓縮機結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖；
[0025]圖6是本發(fā)明第四實施方式的壓縮機結(jié)構(gòu)的軸向剖視圖；
[0026]附圖標記如下:
[0027]曲軸1，消音器2，上法蘭3，上滾子4，上氣缸5，第二隔板6，運動部件7，彈性部件8，第一隔板9，下滾子10，下氣缸11，下法蘭12，吸氣口 13，滑片14，排氣口 15

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖1-6對本發(fā)明進行說明:
[0029]本申請所提出的壓縮機內(nèi)置高壓保護裝置，可以適用于單缸、雙缸或多缸滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機。下面以雙缸壓縮機為例，具體闡述本發(fā)明:
[0030](第一實施方式)
[0031]如圖1所示，為滾動轉(zhuǎn)子式雙缸壓縮機的剖視圖(壓縮機殼體未示出)，其包括設置于壓縮機殼體內(nèi)的用于帶動滾子旋轉(zhuǎn)以完成氣體壓縮的曲軸1，滾子包括上滾子7和下滾子11 ;套設于滾子外周的氣缸，氣缸包括上氣缸5和下氣缸11 ;設置于氣缸兩端用于支撐曲軸I同時密封上氣缸8、下氣缸11形成壓縮腔的上法蘭3和下法蘭12 ;設置于上氣缸5和下氣缸11之間的第一個隔板9和第二隔板6,第一隔板9位于第二隔板6和下汽缸11之間，第一隔板9和第二隔板6上設有連通下氣缸11的排氣口與上氣缸5的吸氣口的壓縮機氣體連通通路，第一隔板9中設有用于防止壓縮機殼體內(nèi)腔壓力過大而影響壓縮機可靠性與安全性的高壓保護裝置。為了更好的實現(xiàn)更好的密封和裝配，第一隔板9的內(nèi)徑與第二隔板6的內(nèi)孔直徑相等，第一隔板9與第二隔板6為兩個分立零件或一體加工(鑄造、粉末冶金或機加工等方式)成型。
[0032]第一隔板9的下端面上設有第一開孔，第一開孔與下氣缸11的壓縮腔連通，并且第一開口在水平面內(nèi)的投影位于下氣缸11的壓縮腔內(nèi)。第二隔板6的側(cè)面設有第二開孔，第二開孔與壓縮機殼體內(nèi)腔連通。同時，在第一隔板9和第二隔板6內(nèi)形成連通第一開孔和第二開孔的連通通道，在該連通通道內(nèi)設有高壓保護裝置。優(yōu)選地，該連通道包括徑向通道和軸向通道，高壓保護裝置安裝在軸向通道中。
[0033]該高壓保護裝置包括運動部件7和彈性部件8，運動部件7包括頭部和尾部，頭部為承壓部，尾部為阻礙部，頭部用來承受來自殼體內(nèi)腔的壓力，當壓縮機殼體內(nèi)腔的壓力達到一定值時，頭部受殼體內(nèi)腔氣壓的作用，推動頂針運動，使尾部伸出第一隔板9進入下氣缸壓縮腔中以阻礙滾子的運動。在本實施例中運動部件7為頂針結(jié)構(gòu)，彈性部件8為壓縮彈簧，壓縮彈簧套在頂針上，壓縮彈簧的上端與頂針頭部的下端相接觸。除頂針狀結(jié)構(gòu)外，運動部件7還可以用多種等同替代方式實現(xiàn)，如傘形結(jié)構(gòu)、錐體結(jié)構(gòu)、棱柱形結(jié)構(gòu)等等。
[0034]如圖2、圖3所示，該高壓保護裝置的工作過程如下:壓縮機運行時，若壓縮機內(nèi)腔的壓力在正常的壓力范圍下，運動部件7承壓部受到壓縮機內(nèi)腔壓力的作用，運動部件7產(chǎn)生向下的位移，由于壓力較小，運動部件7產(chǎn)生的位移小于設計時第一隔板9內(nèi)的預留安全長度L4，因此運動部件7的尾部未伸出第一隔板，壓縮機可正常運轉(zhuǎn)。若壓縮機殼體內(nèi)部的壓力超出了正常范圍，運動部件7頭部受壓后產(chǎn)生的位移大于預留安全長度L4，運動部件7頭部將伸出第一隔板進入下氣缸壓縮腔，隨著曲軸的旋轉(zhuǎn)，下滾子11接觸到運動部件7，當下滾子11接觸到運動部件7時，下滾子11受到運動部件7的切向力作用，壓縮機電機轉(zhuǎn)矩急劇增大，電流迅速上升，控制器形成過流保護，從而阻止?jié)L子轉(zhuǎn)動使壓縮機停止運轉(zhuǎn)，達到壓縮機在高壓下停機保護目的。當壓縮機內(nèi)部壓力降到正常壓力范圍時，由于彈性部件8的作用，運動部件7返回原位，壓縮機可恢復正常運轉(zhuǎn)，不會對壓縮機產(chǎn)生破壞。
[0035]上述連接通道中設有第一限位部和第二限位部，通過第一限位部和第二限位部限制運動部件7的行程。當壓縮機不工作或壓縮機內(nèi)腔壓力較小時，運動部件7的頭部抵在第二限位部上，當壓縮機內(nèi)腔壓力過大時，運動部件7在連通通道中運動，第一限位部則用于限制運動部件7的極限位移，同時第一限位部還可以防止彈性部件8因過壓縮而產(chǎn)生破壞失效，這樣既可以保證運動部件7伸出第一隔板9作用到滾子上，又可以保護彈性部件，保證其使用壽命。本實施例中，第一限位部和第二限位部均為臺階結(jié)構(gòu)。為了便于高壓保護裝置的裝配，第一限位部和第二限位部分別設置于第一隔板9和第二隔板6中的軸向通道內(nèi)。
[0036]如圖4所示，根據(jù)吸氣口 13和排氣口 15的位置及氣體的壓縮過程，滑片14將氣缸內(nèi)的壓縮腔劃分所在的吸氣側(cè)和排氣側(cè)，因為排氣側(cè)的壓力高于吸氣側(cè)的壓力，所以排氣側(cè)又稱為高壓側(cè)，吸氣側(cè)又稱為低壓側(cè)。優(yōu)選的，連接通道與壓縮腔的低壓側(cè)連通，運動部件7從第一隔板9中伸出進入壓縮腔的低壓側(cè)。這是因為壓縮腔高壓側(cè)內(nèi)的壓力隨曲軸旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化，壓力波動較大，而壓縮腔低壓側(cè)內(nèi)壓力平穩(wěn)，在系統(tǒng)中壓力范圍較小，容易實現(xiàn)控制，且控制的準確性和精確性也更高。
[0037]運動部件7及彈性部件8的尺寸結(jié)構(gòu)可參照下式設計:
[0038]Pd^S1 = PXS2+K (L1-L2) +KL4
[0039]式中Pd為高壓保護裝置動作壓力，高壓保護裝置動作壓力根據(jù)壓縮機在不同制冷系統(tǒng)下的安全壓力極限來確定，S1為運動部件7頭部(運動部件高壓側(cè)，即與壓縮機內(nèi)腔連通側(cè))面積，Px為吸氣壓力，S2為運動部件7尾部(運動部件低壓側(cè)，與壓縮機的壓縮腔連通偵D面積，K為彈性部件剛度系數(shù)，L1為彈性部件原長，L2為彈性部件安裝完成后的長度，L4為連通通道預留安全長度(如圖2中所示)，為壓縮機正常工作時運動部件7可能產(chǎn)生的微小運動預留一定的空間并防止壓縮機內(nèi)部氣體脈動影響保護裝置動作。
[0040]在運動部件7的行程范圍內(nèi)，運動部件7的頭部與連同通道的內(nèi)壁為間隙配合，并通過油膜實現(xiàn)間隙密封，以防止壓縮機內(nèi)腔的高壓氣體通過連通通道進入壓縮腔影響壓縮機的正常工作。在壓縮機正常工作時，受彈性力的作用，頂針結(jié)構(gòu)的運動部件7的頭部端面與第二限位部的臺階面之間形成密封面，進一步保證密封。為了便于機械加工起見，在本實施例中運動部件7的頭部端面與第二限位部的臺階面均為平面，運動部件7的頭部與第二限位部之間可以是其他形式的配合，如都是斜面構(gòu)成錐面密封。
[0041]如上所述，通過在壓縮機內(nèi)部設置高壓保護裝置，可以實現(xiàn)對壓縮機的有效保護，防止壓縮機內(nèi)部壓力過大造成壓縮機故障、損毀。而且本實施方式對現(xiàn)有壓縮機的結(jié)構(gòu)改進最小，工藝實現(xiàn)最簡單。
[0042](第二實施方式)
[0043]第二實施方式與第一實施方式的區(qū)別在于,第一隔板9位于第二隔板6和上氣缸5之間，貝1J運動部件7的安裝方向和運動方向與第一實施方式不同,在本實施方式中運動部件的頭部在下，尾部在上，運動部件7尾部從第一隔板9的上端面伸出，使得運動部件7的作用對象由下滾子10改為上滾子4，其實現(xiàn)壓縮機高壓保護的原理與第一實施例相同。
[0044](第三實施方式)
[0045]如圖5所示，本實施方式與第一、第二實施方式的區(qū)別在于，第一隔板9與第二隔板6不相鄰,在本實施方式中,第一隔板9位于第二上法蘭3和上氣缸5之間,第二隔板6位于上汽缸5和下氣缸11之間。
[0046]上法蘭3和第一隔板9中形成有連通壓縮機殼體內(nèi)腔和上氣缸5的壓縮腔的連通通道，高壓保護裝置設置于該連通通道內(nèi)。該連通通道的軸線與曲軸的軸線平行，連通通道的下端開孔在水平面內(nèi)的投影位于上氣缸5的壓縮腔內(nèi)。當壓縮機殼體內(nèi)壓力過大時，運動部件7從連通通道的下端開孔出伸出進入上氣缸5，以阻礙上滾子4的運動，達到保護的目的，其實現(xiàn)壓縮機高壓保護的原理與第一實施例相同。
[0047]為了不影響壓縮機的正常排氣，第一隔板9上還設有連通上氣缸5的排氣孔與上法蘭3的排氣通道的壓縮氣體流通通路，壓縮氣體經(jīng)第一隔板9、上法蘭3和消音器2排出壓縮機。
[0048](第四實施方式)
[0049]如圖6所不,本實施方式與第三實施方式的區(qū)別在于,第一隔板9位于下氣缸11與下法蘭12之間。第一隔板9和下法蘭12中形成有連通壓縮機殼體內(nèi)腔和上氣缸5的壓縮腔的連通通道，高壓保護裝置設置于該連通通道內(nèi)。該連通通道的軸線與曲軸的軸線平行，連通通道的上端開孔在水平面內(nèi)的投影位于下氣缸11的壓縮腔內(nèi)。當壓縮機殼體內(nèi)壓力過大時，運動部件7從連通通道的上端開孔出伸出進入下氣缸11，以阻礙下滾子10的運動，達到保護的目的，其實現(xiàn)壓縮機高壓保護的原理與第一實施例相同。
[0050](第五實施方式)
[0051]本發(fā)明還提供了一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機的運行控制方法，該滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機為內(nèi)置有所述高壓保護裝置的滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，該運行控制方法為:
[0052]SOl:實時檢測壓縮機電機的轉(zhuǎn)矩；
[0053]S02:將檢測到的轉(zhuǎn)矩與設定值比較；
[0054]S03:若檢測值大于等于設定值，則控制壓縮機停機。
[0055]本發(fā)明的內(nèi)置有高壓保護裝置的壓縮機，當壓縮機在特殊情況產(chǎn)生高壓時，高壓保護裝置動作，進入壓縮腔使?jié)L子的力矩急劇上升，使壓縮機進入停機保護，當內(nèi)部壓力下降到正常范圍時，壓縮機可恢復正常運行，可以有效防止壓縮機在高壓下發(fā)生故障甚至產(chǎn)生爆炸等安全事故，并且不會對壓縮機產(chǎn)生破壞，能夠節(jié)約維修成本，提高壓縮機運行的可靠性和安全性。
[0056]該高壓保護裝置結(jié)構(gòu)簡單，通用性較好，易于安裝與實現(xiàn)，可應用于單缸或多缸壓縮機。對于單缸壓縮機，由于單缸壓縮機只有一個氣缸，則安裝有高壓保護裝置的第一隔板設置于上法蘭與氣缸之間或氣缸與下法蘭之間，即與上述的第三實施方式和第四實施方式相同。對于雙缸壓縮機，優(yōu)選地，將第一隔板9與第二隔板6相鄰設置，這種實施方式對現(xiàn)有的壓縮機改進最小，成本最低，可以將第一隔板9與第二隔板6都作為單獨的零件，也可以一體加工成型，把現(xiàn)有的雙缸壓縮機的中間隔板做加厚處理，并在其中設置連通通道和高壓保護裝置。對于具有三個氣缸以上的多缸壓縮機，安裝有高壓保護裝置的第一隔板則可以根據(jù)實際情況設置于與任意一個氣缸的相鄰側(cè)。
[0057]最后說明的是:
[0058]盡管在本文中描述和圖示了本發(fā)明的各種創(chuàng)造性方面、概念和特征，通過結(jié)合在示例性實施方式中實施它們，但是可在許多替代實施方式中使用不同實施例的各種方面、概念和特征，單獨地或者以各種組合及其子組合的方式。除非在本文中被明確地排除在外，所有這樣的組合和子組合意圖都是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0059]另外，盡管可能在本文中描述了關于本發(fā)明的各種方面、概念和特征的各種優(yōu)選實施方式，但是這些描述不是本發(fā)明所有實施方式的完全或詳盡的清單，這些描述并不表明這些特征是必需的，排他性的。本申請示例性方法或結(jié)構(gòu)的描述并不限于包括在所有情況下所要求的所有特征，除非明確陳述為這種情況。
【權(quán)利要求】
1.一種滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機，包括殼體以及設置在所述殼體內(nèi)腔中的曲軸、滾子、上法蘭、下法蘭和氣缸，其特征在于:還包括， 套設于所述曲軸上并與所述氣缸相鄰設置的第一隔板，所述第一隔板中設有連通所述殼體內(nèi)腔和所述氣缸中的壓縮腔的連通通道，所述連通通道中設有高壓保護裝置，所述高壓保護裝置包括彈性部件和用于阻礙所述滾子轉(zhuǎn)動的運動部件。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所述連通通道與所述壓縮腔的低壓側(cè)連通。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所述運動部件與所述連通通道的內(nèi)壁之間間隙密封。
4.如權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所述連通通道中設有用于限制所述運動部件極限位移的第一限位部。
5.如權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所述運動部件為頂針結(jié)構(gòu)，所述彈性部件為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧套設在所述頂針結(jié)構(gòu)上。
6.如權(quán)利要求1所述的壓縮機，其特征在于，所述運動部件與所述彈性部件的尺寸關系為:
Pd^S1 = PXS2+K (L1-L2)+KL4 式中Pd為高壓保護裝置動作壓力，S1為運動部件與壓縮機殼體內(nèi)腔連通側(cè)表面積，Px為吸氣壓力，S2為運動部件與壓縮機壓縮腔連通側(cè)表面積，K為彈性部件剛度系數(shù)，L1為彈性部件原長，L2為彈性部件安裝完成后的長度，L4為連通通道預留安全長度。
7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的壓縮機，其特征在于，所述壓縮機為多缸壓縮機。
8.如權(quán)利要求7所述的壓縮機，其特征在于，所述多缸壓縮機為雙缸壓縮機，所述雙缸壓縮機包括上氣缸、下氣缸和第二隔板，所述第一隔板與第二隔板相鄰的設置在上氣缸與下氣缸之間。
9.如權(quán)利要求8所述的壓縮機，其特征在于，所述第一隔板與第二隔板為一體成型結(jié)構(gòu)。
10.一種壓縮機運行控制方法，所述壓縮機為權(quán)利要求1至9任一項所述的壓縮機，其特征在于，當壓縮機控制器檢測到所述壓縮機的轉(zhuǎn)矩大于等于設定值時，控制所述壓縮機停機。
【文檔編號】F04C28/28GK104179685SQ201310187949
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】王大號, 魏會軍, 朱紅偉, 劉靖 申請人:珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術研究中心有限公司