一种多级压缩机和热泵系统的制作方法

1.本实用新型涉及电器设备领域，具体涉及一种多级压缩机和一种热泵系统。


背景技术：

2.现有的多级压缩机，包括壳体、变频电机、旋转轴和三个压缩叶轮，壳体内沿轴向依次设置第一蜗壳压缩腔、第二蜗壳压缩腔、安装腔和第三蜗壳压缩腔，变频电机位于安装腔内，三个压缩叶轮一一对应位于第一蜗壳压缩腔、第二蜗壳压缩腔和第三蜗壳压缩腔内，旋转轴穿设在三个压缩叶轮和变频电机上。变频电机驱动旋转轴转动，旋转轴带动三个压缩叶轮转动。这种多级压缩机的效率不高，运行范围窄，反馈速度慢。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种多级压缩机，其效率高，运行范围宽，反馈调节速度快，可实现宽域高效运行。
4.本实用新型实施例还提供了一种热泵系统。
5.为实现上述目的，本实用新型实施例提出的多级压缩机，包括：壳体，所述壳体包括n个配合区、入口连接口和出口连接口，每个所述配合区包括蜗壳压缩腔和安装腔，n个所述蜗壳压缩腔设置为n级，第n级所述蜗壳压缩腔的出口和第n 1级所述蜗壳压缩腔的入口通过连接通路相连通，第一级所述蜗壳压缩腔的入口通过所述入口连接口对外连接，第n级所述蜗壳压缩腔的出口通过所述出口连接口对外连接；和n个压缩组件，一一对应安装在n个配合区，每个压缩组件包括电机和与所述电机传动连接的压缩叶轮，所述电机位于所述安装腔，所述压缩叶轮位于所述蜗壳压缩腔；至少一所述连接通路连接有传输支路，所述传输支路上设有第一开关阀，所述传输支路的出口与第n级所述蜗壳压缩腔的出口相连接，所述传输支路的入口与其相邻的所述蜗壳压缩腔的入口之间的连接通路上设有第二开关阀；其中，n为正整数，n≥2，且n 1≤n。
6.在一示例性实施例中，所述第一开关阀和第n级所述蜗壳压缩腔的出口之间的传输支路上设有第一逆止阀。
7.在一示例性实施例中，第n级所述蜗壳压缩腔和所述传输支路的出口之间设有第二逆止阀，所述第二逆止阀安装在第n级所述蜗壳压缩腔的出口。
8.在一示例性实施例中，至少一所述连接通路设有补气口，所述补气口用于与经济器的出口连通。
9.在一示例性实施例中，n-1个所述连接通路均设有所述补气口。
10.在一示例性实施例中，至少一个所述蜗壳压缩腔均包括依次连通的m个子腔，位于包括m个子腔的所述蜗壳压缩腔内的所述压缩叶轮均包括m个子轮，m个子轮一一对应安装在m个子腔内，相邻所述子轮之间设有补气口，所述补气口用于与经济器的出口连通。
11.在一示例性实施例中，所述补气口位于相邻所述子轮之间的所述子腔的腔壁上。
12.在一示例性实施例中，m为2～4。
13.在一示例性实施例中，所述多级压缩机还包括：调节叶片，位于所述蜗壳压缩腔内、并处于所述蜗壳压缩腔的入口和设于所述蜗壳压缩腔内的所述压缩叶轮之间，所述调节叶片用于调节所述蜗壳压缩腔的吸气量。
14.在一示例性实施例中，所述电机为变频电机，所述变频电机用于与变频器电连接。
15.在一示例性实施例中，n为2，且两个所述安装腔位于两个所述蜗壳压缩腔之间。
16.本实用新型实施例提供的热泵系统，包括换热通路和上述任一实施例所述的多级压缩机，所述换热通路的出口与所述入口连接口相连接，所述换热通路的入口与所述出口连接口相连接。
17.在一示例性实施例中，所述热泵系统设有经济器，所述补气口与所述经济器的出口连通。
18.在一示例性实施例中，所述热泵系统还包括变频器和线缆，所述变频电机和所述变频器通过所述线缆一一对应电连接。
19.本实用新型实施例提供的多级压缩机，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样每个压缩叶轮都能够在最佳转速下运行，发挥其各自最佳气动性能，故该多级压缩机的效率更高；其次，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样调节转速时，每个压缩叶轮按照自身的喘振余量进行转速调节，在大压比情况下，离心叶轮的喘振和堵塞区间更大，故该多级压缩机的运行范围更宽；再者，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样每组压缩叶轮和驱动该组压缩叶轮的旋转轴的重量之和可以做的更小，惯性也就更小，故该多级压缩机调节转速时的转速变化更快，反馈速度更快；再者，多级压缩机通过改变第一开关阀和第二开关阀的状态，选择不同压力运行模式，可以实现宽域高效运行。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
21.图1为本实用新型一实施例所述的多级压缩机的结构示意图；
22.图2为本实用新型另一实施例所述的多级压缩机的结构示意图；
23.图3为本实用新型一实施例所述的热泵系统的结构示意图；
24.图4为本实用新型另一实施例所述的热泵系统的结构示意图。
25.其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
26.10多级压缩机，100壳体，110配合区，111蜗壳压缩腔，112安装腔，120连接通路，121第二开关阀，130补气口，140入口连接口，150出口连接口，160传输支路，161第一开关阀，162第一止逆阀，170第二止逆阀，200压缩组件，210电机，220压缩叶轮，221子轮，300调节叶片，400换热通路，410经济器，430蒸发器，440节流阀，460冷凝器，500变频器，600线缆。
27.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
31.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
33.图1为本实用新型一实施例所述的多级压缩机的结构示意图。图2为本实用新型另一实施例所述的多级压缩机的结构示意图。
34.本实用新型实施例提出的多级压缩机10，如图1和图2所示，包括：壳体100，壳体100包括n个配合区110、入口连接口140和出口连接口150，每个配合区110包括蜗壳压缩腔111和安装腔112，n个蜗壳压缩腔111设置为n级，第n级蜗壳压缩腔111的出口和第n 1级蜗壳压缩腔111的入口通过连接通路120相连通，第一级蜗壳压缩腔111的入口通过入口连接口140对外连接，第n级蜗壳压缩腔111的出口通过出口连接口150对外连接；和n个压缩组件200，一一对应安装在n个配合区110，每个压缩组件200包括电机210和与电机210传动连接的压缩叶轮220，电机210位于安装腔112，压缩叶轮220位于蜗壳压缩腔111；至少一连接通路120连接有传输支路160，传输支路160上设有第一开关阀161，传输支路160的出口与第n级蜗壳压缩腔111的出口相连接，传输支路160的入口与相邻的蜗壳压缩腔111的入口之间的连接通路120上设有第二开关阀121；其中，n为正整数，n≥2，且n 1≤n。
35.该多级压缩机10，n个压缩叶轮220通过n个电机210进行独立驱动，这样每个压缩叶轮220都能够在最佳转速下运行，发挥其各自最佳气动性能，故该多级压缩机10的效率更高；其次，n个压缩叶轮220通过n个电机210进行独立驱动，这样调节转速时，每个压缩叶轮220按照自身的喘振余量进行转速调节，在大压比情况下，离心叶轮的喘振和堵塞区间更小，故该多级压缩机10的运行范围更宽；再者，n个压缩叶轮220通过n个电机210进行独立驱动，这样每组压缩叶轮220和驱动该组压缩叶轮220的旋转轴的重量之和可以做的更小，惯性也就更小，故该多级压缩机10调节转速时的转速变化更快，反馈速度更快；再者，多级压缩机通过改变第一开关阀161和第二开关阀121的状态，选择不同压力运行模式，可以实现宽域高效运行。
36.在某个压缩组件200损坏时，多级压缩机可以通过启动其他压缩组件200进行低压力运行模式，多级压缩机的运行可靠性更好。
37.为了更好地提升多级压缩机的使用性能，如图1和图2所示，第一开关阀161和第n级蜗壳压缩腔111的出口之间的传输支路160上设有第一逆止阀162，第n级蜗壳压缩腔111和传输支路160的出口之间设有第二逆止阀170，第二逆止阀170安装在第n级蜗壳压缩腔111的出口。
38.其中，入口连接口140可以位于第一级蜗壳压缩腔111的腔壁上、与第一级蜗壳压缩腔111的入口为一体结构，出口连接口150可以位于第n级蜗壳压缩腔111的腔壁上、与第n级蜗壳压缩腔111的出口为一体结构。
39.在一示例性实施例中，如图1和图2所示，相邻级蜗壳压缩腔111之间通过连接通路120相连通，即：第n级蜗壳压缩腔111的出口和第n 1级蜗壳压缩腔111的入口通过连接通路120相连通。其中，至少一连接通路120设置有补气口130，补气口130用于与热泵系统的经济器410的出口连通，以此来提升多级压缩机10的运行效率。
40.为了更大限度的提升多级压缩机10的运行效率，n-1个连接通路120均设置有补气口130。
41.在一实施例中，如图1和图2所示，补气口130位于壳体100上或连接通路120上。
42.在一示例性实施例中，如图2所示，其中一个蜗壳压缩腔111包括m个子腔，m个子腔依次连通，位于该组蜗壳压缩腔111内的压缩叶轮220包括m个子轮221，m个子轮221一一对应安装在m个子腔内，而且相邻子轮221之间设有补气口130，补气口130用于与热泵系统的经济器410的出口连通，以此来提升多级压缩机10的运行效率。
43.在一示例中，如图2所示，补气口130位于相邻子轮221之间的子腔的腔壁上，也就是补气口130位于壳体100上。
44.其中，m可以设置为2、3或4等，本领域的技术人员可以根据需要进行合理选择，均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
45.另外，如图2所示，子轮221与压缩叶轮220为结构相同的压缩轮，本技术使用上下级的名称仅是为了本实用新型更清楚、明了、方便理解。
46.在另一示例性实施例中，至少两个蜗壳压缩腔111均包括依次连通的m个子腔，位于至少两组蜗壳压缩腔111内的压缩叶轮220均包括m个子轮221。对于每一组的m个子腔和m个子轮221：m个子轮221一一对应安装在m个子腔内，而且相邻子轮221之间设有补气口130，补气口130用于与热泵系统的经济器410的出口连通，以此来提升多级压缩机10的运行效率。
47.在一示例中，补气口130位于相邻子轮221之间的子腔的腔壁上，也就是补气口130位于壳体100上。
48.其中，m可以设置为2、3或4等，本领域的技术人员可以根据需要进行合理选择，均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
49.另外，子轮221与压缩叶轮220为结构相同的压缩轮，本技术使用上下级的名称仅是为了本实用新型更清楚、明了、方便理解。
50.在一示例性实施例中，如图1和图2所示，多级压缩机10还包括：调节叶片300，位于至少一个蜗壳压缩腔111内、并处于相应的蜗壳压缩腔111的入口和设于该蜗壳压缩腔111内的压缩叶轮220之间，调节叶片300用于调节蜗壳压缩腔111的吸气量。其中，气体(冷媒)通过第一级蜗壳压缩腔111的入口进入多级压缩机10，经过n级压缩后形成的气体(冷媒)通过第n级蜗壳压缩腔111的出口排出多级压缩机10。
51.可以是，仅一个蜗壳压缩腔111内设置有调节叶片300；或者可以是，部分蜗壳压缩腔111内均设置有调节叶片300；或者可以是，全部蜗壳压缩腔111内均设置有调节叶片300；以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
52.在一示例性实施例中，电机210为变频电机，变频电机用于与变频器电连接，通过变频器向变频电机提供变频电源。可以是，变频器固定在变频电机上；或者可以是，变频器与变频电机为分体结构；以上均可实现本技术的目的，其宗旨未脱离本实用新型的设计思想，在此不再赘述，均应属于本技术的保护范围内。
53.在一示例性实施例中，如图1和图2所示，n为2，两个安装腔112和两个蜗壳压缩腔111的轴线共线，且两个安装腔112位于两个蜗壳压缩腔111之间，这样制成的多级压缩机10尺寸更小，结构更紧凑。
54.在一示例中，如图1所示，壳体100设有一个连接通路120和一个补气口130，第一级蜗壳压缩腔111的出口通过连接通路120与第二级蜗壳压缩腔111的入口连通，补气口130一端与第一连接通路120相通、另一端用于与经济器410的出口连通。每个蜗壳压缩腔111内的压缩叶轮220均为一个子轮221(即压缩轮)。
55.多级压缩机10运转状态下，气体(冷媒)通过第一级蜗壳压缩腔111的入口进入第一级蜗壳压缩腔111，在第一级蜗壳压缩腔111内被压缩后，自第一级蜗壳压缩腔111的出口经过连通通路和第二级蜗壳压缩腔111的入口进入第二级蜗壳压缩腔111，此过程补气口130向连通通路内进行补气，在第二级蜗壳压缩腔111内被压缩后形成的气体(冷媒)通过第二级蜗壳压缩腔111的出口排出多级压缩机10。
56.如图1所示，通过2个变频电机分别控制2个子轮221，可以使2个子轮221以不同转速运行，能够有效提升两个子轮221的气动效率，进而提升多级压缩机10的效率。另外，在其中1个子轮221的转速接近该子轮221的喘振区域的时候，可以通过驱动该子轮221的变频电机快速调节该子轮221的转速，因此多级压缩机10的控制反应更快，调节更加灵活，运行范围更宽。
57.在另一示例中，如图2所示，壳体100设有一个连接通路120和两个补气口130，第一级蜗壳压缩腔111的出口通过连接通路120与第二级蜗壳压缩腔111的入口连通，补气口130一端与第一连接通路120相通、另一端用于与经济器410的出口连通。第一级蜗壳压缩腔111包括两个子腔，两个子腔内分别设有一个子轮221，第二级蜗壳压缩腔111内的压缩叶轮220为一个子轮221。
58.多级压缩机10运转状态下，气体(冷媒)通过第一级蜗壳压缩腔111的入口进入第一级蜗壳压缩腔111，经过两个子腔进行压缩完成后，自第一级蜗壳压缩腔111的出口经过连通通路和第二级蜗壳压缩腔111的入口进入第二级蜗壳压缩腔111，此过程补气口130向连通通路内进行补气，在第二级蜗壳压缩腔111内被压缩后形成的气体(冷媒)通过第二级
蜗壳压缩腔111的出口排出多级压缩机10。
59.如图2所示，通过2个变频电机分别控制2个压缩叶轮220，可以使2个压缩叶轮220以不同转速运行(第一级压缩叶轮220包括的2个子轮221以一种转速运行，第二级压缩叶轮220包括的1个子轮221以另一种转速运行)，能够有效提升两个压缩叶轮220的气动效率，进而提升多级压缩机10的效率。另外，在其中1个压缩叶轮220的转速接近该压缩叶轮220的喘振区域的时候，可以通过驱动该压缩叶轮220的变频电机快速调节该压缩叶轮220的转速，因此多级压缩机10的控制反应更快，调节更加灵活，运行范围更宽。
60.如图1和图2所示，进行高压比运行模式时，第二开关阀121打开，第一开关阀161关闭。经过连接通路120的气体进入第二级蜗壳压缩腔111，经过第二止逆阀170后自出口连接口150排出多级压缩机。
61.如图1和图2所示，进行低压比运行模式时，第二开关阀121关闭，第一开关阀161打开。经过连接通路120的气体进入传输支路160，经过第一止逆阀162后自出口连接口150排出多级压缩机。
62.图3为本实用新型一实施例所述的热泵系统的结构示意图。图4为本实用新型另一实施例所述的热泵系统的结构示意图。
63.本实用新型实施例提供的热泵系统，如图3和图4所示，包括换热通路400和上述任一实施例所述的多级压缩机10，换热通路400的出口与第一级蜗壳压缩腔111的入口连通，换热通路400的入口与第n级蜗壳压缩腔111的出口连通。
64.该热泵系统，具备上述任一实施例提供的多级压缩机10的全部优点，在此不再赘述。
65.在一示例中，如图3和图4所示，热泵系统设有经济器410，补气口130与经济器410的出口连通，通过经济器410自补气口130向多级压缩机10进行补气。
66.其中，经济器410设置在换热通路400上，换热通路400上还设有冷凝器460、节流阀440和蒸发器430等部件。图3中，经济器410包括一个。图4中，经济器410包括两个。
67.在一示例中，如图3和图4所示，热泵系统还包括变频器500和线缆600，变频电机和变频器500为分体结构、并通过线缆600一一对应电连接。
68.综上所述，本实用新型实施例提供的多级压缩机，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样每个压缩叶轮都能够在最佳转速下运行，发挥其各自最佳气动性能，故该多级压缩机的效率更高；其次，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样调节转速时，每个压缩叶轮按照自身的喘振余量进行转速调节，在大压比情况下，离心叶轮的喘振和堵塞区间更大，故该多级压缩机的运行范围更宽；再者，n个压缩叶轮通过n个电机进行独立驱动，这样每组压缩叶轮和驱动该组压缩叶轮的旋转轴的重量之和可以做的更小，惯性也就更小，故该多级压缩机调节转速时的转速变化更快，反馈速度更快。
69.在本实用新型中的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、
““
口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
70.在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“直接
连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
71.虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。
72.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。