本发明公开一种涡旋‑旋转式多级变容量压缩机，其特征是，包括低压级涡旋压缩单元、高压级旋转压缩单元、变频电动机、容量卸载通路、气液分离器、级间混合室，低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元与电磁阀和单向阀配合，可构成单级压缩并联运行或双级压缩联合运行两种工作模式，两个压缩单元的容量及其容量比由变频电动机频率和容量卸载机构调节控制。本发明的有益效果是，在小于3的压比运行工况可单机单级压缩运行，在大于3的压比运行工况可单机双级压缩运行；压缩机容量及低高压级容量比可调节控制，变工况时响应迅速，适用范围广；压缩机进气直接冷却电机，运行可靠性高。
1.一种涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，它包含机壳（1），固定于机壳（1）内的变频电动机（2），设置于变频电动机（2）上端的第一平衡块（3）和下端的第二平衡块（4）；
固定于变频电动机（2）转子上的曲轴（5），曲轴（5）顶部套置偏心件（6），在偏心件（6）上套置的轴承（7）；还包括低压级涡旋压缩单元，高压级旋转压缩单元，容量卸载机构和辅机配件；
所述低压级涡旋压缩单元的结构是，在机壳（1）上设置涡旋单元进气口（8），机壳（1）内设置涡旋单元进气腔（9），在第一平衡块（3）上方设置支撑架（10），支撑架（10）上置有动涡旋盘（11），动涡旋盘（11）与静涡旋盘（12）相咬合，在静涡旋盘（12）与动涡旋盘（11）之间设有涡旋盘进气口（13），位于静涡旋盘（12）上凹槽中设置限位组件（14），在位于限位组件（14）上方设有固定于机壳（1）内壁的顶部消音罩（15），位于机壳（1）内最上方设有贯穿于顶部消音罩（15）的排气通路切换组件（16），顶部消音罩（15）与其上方机壳（1）围成的涡旋单元排气腔（17），在机壳（1）上设有与涡旋单元排气腔（17）连接的涡旋单元排气口（18）；所述高压级旋转压缩单元的结构是，曲轴（5）贯穿的上消音罩（19）、上法兰（20）、上气缸（21）、下气缸（22）、下法兰（23）、下消音罩（24）及上气缸（21）与下气缸（22）之间的中间隔板（25），上气缸（21）内置有第一滚动转子（26），下气缸（22）内置有第二滚动转子（27），上法兰（20）、上气缸（21）、中间隔板（25）、下气缸（22）和下法兰（23）通过螺栓（28）固连，在上消音罩（19）与下消音罩（24）之间设置旋转单元排气腔（29），上气缸（21）的吸气腔与上进气管（30）相连，下气缸（22）吸气腔与下进气管（31）相连，在机壳（1）上设有底部进气口（32）和整机排气口（33）；
所述容量卸载机构的结构是，在机壳（1）顶部上方设有与涡旋单元排气腔（17）相连的上卸载通道（34），在上卸载通道（34）的另一端设有相连的PWM电磁阀（35），PWM电磁阀（35）内部具有控制滑块（36），PWM电磁阀（35）出口与下卸载通道（37）相连，在机壳（1）上设有与下卸载通道（37）相连的卸载机构回气口（38）；所述辅机配件包括固定于机壳（1）侧壁外的气液分离器（39）；气液分离器涡旋单元连通管（40）与涡旋单元进气口（8）相连，下进气管（31）、上进气管（30）均通过第二三通接头（43）、第一三通接头（42）、第一单向阀（52）与置于气液分离器（39）内的气液分离器旋转单元连通管（41）连通，在气液分离器（39）侧壁外固定有级间混合室（44）；级间混合室第二排气管（46）通过第二电磁阀（51）、第一三通接头（42）、第二三通接头（43）分别与下进气管（31）、上进气管（30）连通，级间混合室第一排气管（45）通过第二单向阀（53）与底部进气口（32）连通，级间混合室涡旋单元连通管（47）与涡旋单元排气口（18）连通，级间混合室补气口（48）通过第一电磁阀（50）与补气管（49）连通。
2.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述变频电动机（2）位于涡旋单元进气腔（9）内部；高压级旋转压缩单元位于机壳（1）腔体内的低压级涡旋压缩单元的下部。
3.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元，通过第一电磁阀（50）、第二电磁阀（51）的开闭、及与第一单向阀（52）、第二单向阀（53）配合构成单级压缩并联运行或双级压缩联合运行。
4.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元的容量及两个压缩单元的容量比由变频电动机（2）频率和容量卸载机构调节控制，变频电动机（2）频率确定低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元的基本容量，容量卸载机构通过控制卸载时间确定低压级涡旋压缩单元的最终容量，进而确定两个压缩单元的容量比。
5.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述气液分离器涡旋单元连通管（40）与涡旋单元进气口（8）构成气液分离器与低压级涡旋压缩单元连接通路；气液分离器旋转单元连通管（41）、第一单向阀（52）及第一三通接头（42）、第二三通接头（43）构成气液分离器与高压级旋转压缩单元连接通路。
6.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述级间混合室涡旋单元连通管（47）与涡旋单元排气口（18）构成级间混合室与低压级涡旋压缩单元连接通路；级间混合室第一排气管（45）、第二单向阀（53）及底部进气口（32）构成级间混合室与旋转单元排气腔连接通路；级间混合室第二排气管（46）通过第二电磁阀（51）、第一三通接头（42）、第二三通接头（43）分别与下进气管（31）、上进气管（30）连通构成级间混合室与高压级旋转压缩单元连接通路；级间混合室补气口（48）通过第一电磁阀（50）与补气管（49）连通构成级间补气通路。
7.按照权利要求1所述的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，所述涡旋单元进气口（8）设置于变频电动机（2）和上消音罩（19）之间的机壳（1）上，与气液分离器涡旋单元连通管（40）相连接；整机排气口（33）设置于上消音罩（19）和上法兰（20）之间的机壳（1）上。
涡旋-旋转式多级变容量压缩机
技术领域
[0001] 本发明属于压缩机领域，涉及了是一种涡旋-旋转式多级变容量压缩机，特别是涉及一种可根据运行环境切换运行模式并改变运行容量的压缩机。
背景技术
[0002] 为进一步减少环境污染，空气源热泵已在我国广泛使用。为拓展空气源热泵的适用范围，制冷空调行业及相关学者越来越关注空气源热泵的低温制热性能。在寒冷地区的冬季，随着室外气温的降低，系统中压缩机的压缩比将增大，制冷剂流量减小，排气温度升高。此时，对于夏季制冷工况下正常工作的传统空气源热泵的压缩机将不能很好地满足冬季制热运行的需求。
[0003] 中国实用新型专利申请号201220436120.2，公开了名称为：双缸变容压缩机，它是一种可变容量的压缩机，在压缩机的上气缸或下气缸上设置了柱塞孔，该柱塞孔与气缸的进气管道连通，且在柱塞孔内设置由外部气源气压控制的可移动柱塞，柱塞移动时可打开或关闭进气管道，当柱塞开启时压缩机为双缸运行模式，关闭时压缩机为单缸运行模式。这种压缩机可通过柱塞运动调节压缩机的容量，但仅具有两个固定容量的转换模式，不能实现根据环境温度的变化精确调节压缩机运行容量。同时，该压缩机运行模式的转换受外部气源气压的控制，往往会造成气缸内气压波动，且柱塞运动会造成压缩机的振动，出现运行不稳定等问题。
[0004] 中国实用新型专利申请号CN201220417370.1，公开了一种可单双级互换的双缸压缩机，它是一种可单双级变换的旋转式双缸压缩机，可根据运行工况条件，转换压缩机运行模式，然而，因两个气缸结构参数固定，即使应用变频技术调节压缩机容量，但在双级压缩运行模式下，并不能实现根据运行工况条件对压缩机的低高压级气缸容积比进行调节。
发明内容
[0005] 本发明目的在于解决了现有压缩机存在的固定容量切换，运行模式转换不稳定，以及变频技术不能调节压缩机压缩单元容量比等技术不足，实现具有单双级运行模式，且根据运行工况条件，压缩单元的容量及容量比可调节的涡旋-旋转式多级变容量压缩机。
[0006] 为实现上述发明目的，采用的技术方案是：一种涡旋-旋转式多级变容量压缩机，其特征是，它包含机壳1，固定于机壳1内的变频电动机2，设置于变频电动机2上端的第一平衡块3和下端的第二平衡块4；固定于变频电动机2转子上的曲轴5，曲轴5顶部套置偏心件6，在偏心件6上套置的轴承7；还包括低压级涡旋压缩单元，高压级旋转压缩单元，容量卸载机构和辅机配件；所述低压级涡旋压缩单元的结构是，在机壳1上设置涡旋单元进气口8，机壳1内设置涡旋单元进气腔9，在第一平衡块3上方设置支撑架10，支撑架10上置有动涡旋盘
11，动涡旋盘11与静涡旋盘12相咬合，在静涡旋盘12与动涡旋盘11之间设有涡旋盘进气口
13，位于静涡旋盘12上凹槽中设置限位组件14，在位于限位组件14上方设有固定于机壳1内壁的顶部消音罩15，位于机壳1内最上方设有贯穿于顶部消音罩15的排气通路切换组件16，顶部消音罩15与其上方机壳1围成的涡旋单元排气腔17，在机壳1上设有与涡旋单元排气腔
17连接的涡旋单元排气口18；所述高压级旋转压缩单元的结构是，曲轴5贯穿的上消音罩
19、上法兰20、上气缸21、下气缸22、下法兰23、下消音罩24及上气缸21与下气缸22之间的中间隔板25，上气缸21内置有第一滚动转子26，下气缸22内置有第二滚动转子27，上法兰20、上气缸21、中间隔板25、下气缸22和下法兰23通过螺栓28固连，在上消音罩19与下消音罩24之间设置旋转单元排气腔29，上气缸21的吸气腔与上进气管30相连，下气缸22吸气腔与下进气管31相连，在机壳1上设有底部进气口32和整机排气口33；所述容量卸载机构的结构是，在机壳1顶部上方设有与涡旋单元排气腔17相连的上卸载通道34，在上卸载通道34的另一端设有相连的PWM电磁阀35，PWM电磁阀35内部具有控制滑块36，PWM电磁阀35出口与下卸载通道37相连，在机壳1上设有与下卸载通道37相连的卸载机构回气口38；所述辅机配件包括固定于机壳1侧壁外的气液分离器39；气液分离器涡旋单元连通管40与涡旋单元进气口8相连，下进气管31、上进气管30均通过第二三通接头43、第一三通接头42、第一单向阀52与置于气液分离器39内的气液分离器旋转单元连通管41连通，在气液分离器39侧壁外固定有级间混合室44；级间混合室第二排气管46通过第二电磁阀51、第一三通接头42、第二三通接头43分别与下进气管31、上进气管30连通，级间混合室第一排气管45通过第二单向阀53与底部进气口32连通，级间混合室涡旋单元连通管47与涡旋单元排气口18连通，级间混合室补气口48通过第一电磁阀50与补气管49连通。
[0007] 本发明的有益效果是：相对于现有的压缩机，本发明提出的涡旋-旋转式多级变容量压缩机，通过低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元与电磁阀、单向阀配合，达到切换运行通路的效果，可实现单级和双级压缩两种运行模式。在小于3的压比运行工况下进行单级压缩并联运行，在大于3的压比运行工况下进行双级压缩联合运行。低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元的容量及两个压缩单元的容量比由变频电动机频率和容量卸载机构调节控制；该容量控制调节方式可满足在不同运行工况条件下，压缩机装置以最优容量和容量比进行节能高效运行的要求。同时，本压缩机装置在机壳外设置了级间补气管路，此管路与级间混合室相连；在双级运行模式时，该级间补气管路可实现补气增焓作用，改善了压缩机运行条件，提高了压缩机制热能力。此外，本压缩机进气直接冷却电机，有效降低电机运行温度，运行可靠性高。因此，本发明的压缩机对于寒冷地区空气源热泵，具有很大的推广应用空间和节能意义。
附图说明
[0008] 图1是本发明的涡旋-旋转式多级变容量压缩机低压级涡旋压缩单元负载模式示意图；
[0009] 图2是本发明的涡旋-旋转式多级变容量压缩机低压级涡旋压缩单元卸载模式示意图。
[0010] 其中，1机壳、2变频电动机、3第一平衡块、4第二平衡块、5曲轴、6偏心件、7轴承、8涡旋单元进气口、9涡旋单元进气腔、10支撑架、11动涡旋盘、12静涡旋盘、13涡旋盘进气口、14限位组件、15顶部消音罩、16排气通路切换组件、17涡旋单元排气腔、18涡旋单元排气口、
19上消音罩、20上法兰、21上气缸、22下气缸、23下法兰、24下消音罩、25中间隔板、26第一滚动转子、27第二滚动转子、28螺栓、29旋转单元排气腔、30上进气管、31下进气管、32底部进气口、33整机排气口、34上卸载通道、35 PWM电磁阀、36控制滑块、37下卸载通道、38卸载机构回气口、39气液分离器、40气液分离器涡旋单元连通管、41气液分离器旋转单元连通管、
42第一三通接头、43第二三通接头、44级间混合室、45级间混合室第一排气管、46级间混合室第二排气管、47级间混合室涡旋单元连通管、48级间混合室补气口、49补气管、50第一电磁阀、51第二电磁阀、52第一单向阀、53第二单向阀。
具体实施方式
[0011] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0012] 如图1所示，本发明的一种涡旋-旋转式多级变容量压缩机，它包含机壳1，固定于机壳1内的变频电动机2，设置于变频电动机2上端的第一平衡块3和下端的第二平衡块4；固定于变频电动机2转子上的曲轴5，曲轴5顶部套置偏心件6，在偏心件6上套置的轴承7；还包括低压级涡旋压缩单元，高压级旋转压缩单元，容量卸载机构和辅机配件；所述低压级涡旋压缩单元的结构是，在机壳1上设置涡旋单元进气口8，机壳1内设置涡旋单元进气腔9，在第一平衡块3上方设置支撑架10，支撑架10上置有动涡旋盘11，动涡旋盘11与静涡旋盘12相咬合，在静涡旋盘12与动涡旋盘11之间设有涡旋盘进气口13，位于静涡旋盘12上凹槽中设置限位组件14，在位于限位组件14上方设有固定于机壳1的顶部消音罩15，位于机壳1内最上方设有贯穿于顶部消音罩15的排气通路切换组件16，顶部消音罩15与其上方机壳1围成的涡旋单元排气腔17，在机壳1上设有与涡旋单元排气腔17连接的涡旋单元排气口18；所述高压级旋转压缩单元的结构是，曲轴5贯穿的上消音罩19、上法兰20、上气缸21、下气缸22、下法兰23、下消音罩24及上气缸21与下气缸22之间的中间隔板25，上气缸21内置有第一滚动转子26，下气缸22内置有第二滚动转子27，上法兰20、上气缸21、中间隔板25、下气缸22和下法兰23通过螺栓28固连，在上消音罩19与下消音罩24之间设置旋转单元排气腔29，上气缸21的吸气腔与上进气管30相连，下气缸22吸气腔与下进气管31相连，在机壳1上设有底部进气口32和整机排气口33；所述容量卸载机构的结构是，在机壳1顶部上方设有与涡旋单元排气腔17相连的上卸载通道34，在上卸载通道34的另一端设有相连的PWM电磁阀35，PWM电磁阀35内部具有控制滑块36，PWM电磁阀35出口与下卸载通道37相连，在机壳1上设有与下卸载通道37相连的卸载机构回气口38；所述辅机配件包括固定于机壳1侧壁外的气液分离器
39；气液分离器涡旋单元连通管40与涡旋单元进气口8相连，下进气管31、上进气管30均通过第二三通接头43、第一三通接头42、第一单向阀52与置于气液分离器39内的气液分离器旋转单元连通管41连通，在气液分离器39侧壁外固定有级间混合室44；级间混合室第二排气管46通过第二电磁阀51、第一三通接头42、第二三通接头43分别与下进气管31、上进气管
30连通，级间混合室第一排气管45通过第二单向阀53与底部进气口32连通，级间混合室涡旋单元连通管47与涡旋单元排气口18连通，级间混合室补气口48通过第一电磁阀50与补气管49连通。
[0013] 所述变频电动机2位于涡旋单元进气腔9内部；高压级旋转压缩单元位于机壳1腔体内的低压级涡旋压缩单元的下部。
[0014] 所述低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元，通过通过第一电磁阀50、第二电磁阀51的开闭、及与第一单向阀52、第二单向阀53配合构成单级压缩并联运行或双级压缩联合运行。
[0015] 所述低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元的容量及两个压缩单元的容量比由变频电动机2频率和容量卸载机构调节控制，变频电动机2频率确定低压级涡旋压缩单元和高压级旋转压缩单元的基本容量，容量卸载机构通过控制卸载时间确定低压级涡旋压缩单元的最终容量，进而确定两个压缩单元的容量比。
[0016] 所述气液分离器涡旋单元连通管40与涡旋单元进气口8构成气液分离器与低压级涡旋压缩单元连接通路；气液分离器旋转单元连通管41、第一单向阀52及第一三通接头42、第二三通接头43构成气液分离器与高压级旋转压缩单元连接通路。
[0017] 所述级间混合室涡旋单元连通管47与涡旋单元排气口18构成级间混合室与低压级涡旋压缩单元连接通路；级间混合室第一排气管45、第二单向阀53及底部进气口32构成级间混合室与旋转单元排气腔连接通路；级间混合室第二排气管46通过第二电磁阀51、第一三通接头42、第二三通接头43分别与下进气管31、上进气管30连通构成级间混合室与高压级旋转压缩单元连接通路；级间混合室补气口48通过第一电磁阀50与补气管49连通构成级间补气通路。
[0018] 所述涡旋单元进气口8设置于变频电动机2和上消音罩19之间的机壳1上，与气液分离器涡旋单元连通管40相连接；整机排气口33设置于上消音罩19和上法兰20之间的机壳1上。
[0019] 如图1所示，本发明的涡旋-旋转式多级变容量压缩机低压级涡旋压缩单元处于负载模式时，压缩机静涡旋盘12和排气通路切换组件16处于图中位置，PWM电磁阀35处于关闭状态，阀中的控制滑块36处于图中位置，上卸载通道34和下卸载通道37不连通，此时上卸载通道34中的工质处于高压状态，下卸载通道37中的工质处于低压状态，第一电磁阀50、第二电磁阀51处于关闭状态。
[0020] 气液分离器39中的一部分工质经气液分离器涡旋单元连通管40，涡旋单元进气口8进入到涡旋单元进气腔9中，再经涡旋盘进气口13进入到动涡旋盘11和静涡旋盘12中间，经涡旋压缩后通过排气通路切换组件16进入到涡旋单元排气腔17中，涡旋单元排气腔17中的工质经涡旋单元排气口18，级间混合室涡旋单元连通管47进入级间混合室44中，再经级间混合室第一排气管45，第二单向阀53，底部进气口32进入到旋转单元排气腔29中。
[0021] 气液分离器39中的另一部分工质经气液分离器旋转单元连通管41，第二单向阀51，第一三通接头42、第二三通接头43后分为两路，一路经上进气管30进入到上气缸21中，另一路经下进气管31进入到下气缸22中，上下气缸中的工质经旋转压缩单元压缩后进入到旋转单元排气腔29中，与从底部进气口32进入到旋转单元排气腔29中的工质混合后通过整机排气口33排到压缩机与冷凝器连通管中，此时该压缩机实现低压级涡旋压缩单元、高压级旋转压缩单元单级压缩并联运行。
[0022] 如图1所示，第一电磁阀50、第二电磁阀51处于开启状态，由于第一单向阀52、第二单向阀53出口侧压力高于进口侧压力，第一单向阀52、第二单向阀53中没有工质流通。
[0023] 气液分离器39中的工质经气液分离器涡旋单元连通管40，涡旋单元进气口8进入到涡旋单元进气腔9中，再经涡旋盘进气口13进入到动涡旋盘11和静涡旋盘12中间，经涡旋压缩后通过排气通路切换组件16进入到涡旋单元排气腔17中，涡旋单元排气腔17中的工质经涡旋单元排气口18，级间混合室涡旋单元连通管47进入级间混合室44中，与从补气口48进入级间混合室44中的工质混合后，级间混合室第二排气管46，第二电磁阀51，第一三通接头42、第二三通接头43后分为两路，一路经上进气管30进入到上气缸21中，另一路经下进气管31进入到下气缸22中，上下气缸中的工质经旋转压缩单元压缩后进入到旋转单元排气腔29中，最后通过整机排气口33排到压缩机与冷凝器连通管中，此时该压缩机实现低压级涡旋压缩单元、高压级旋转压缩单元双级压缩联合运行。
[0024] 如图2所示，本发明的涡旋-旋转式多级变容量压缩机低压级涡旋压缩单元处于卸载模式时，压缩机静涡旋盘12和排气通路控制组件16由负载模式的位置向上移动1mm，处于图中位置，PWM电磁阀35处于开启状态，阀中的控制滑块36由图1中的位置向上移动5mm，处于图2中位置，上卸载通道34和下卸载通道37连通，低压级涡旋压缩单元进入卸载状态，此时上卸载通道34中的工质和下卸载通道37中的工质都处于低压状态。
[0025] 气液分离器39，级间混合室44和高压级旋转压缩单元各部件的工作状态如负载模式所述。
[0026] 涡旋单元进气腔9中的工质经涡旋盘进气口13进入到动涡旋盘11和静涡旋盘12中间，经涡旋压缩后通过排气通路切换组件16进入到上卸载通道34中，再经PWM电磁阀35，下卸载通道37，卸载机构回气口38进入到涡旋单元进气腔9中与来自涡旋单元进气口8的工质混合后重新待压缩。
[0027] 以上所述仅为本发明所述的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做出的任何不涉及到基本结构及连接方式的形状改变或部件替换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
