压缩机及空调机组

技术领域

本发明涉及压缩设备技术领域，特别是一种压缩机及空调机组。

背景技术

单机双级压缩机是在一台壳体内串联设置两对转子对，被压缩气体经由第一级(低压级)转子对吸气、压缩、排气，随后经由第二级(高压级)转子对吸气、压缩、排气，完成2段压缩，即双级压缩。这种串联接力式的压缩过程可以满足大压比工况要求。行业内通常采用单机双级压缩机，并增加压缩机内或系统中的逻辑控制，完成单、双级压缩的切换，满足不同压比的工况需求。

然而现有技术中的单级双级压缩机，为了保证单机双级压缩机能够进行双级压缩，而会将两对转子对均与电机进行连接，然后通过控制其中的高压级转子对的气体来源来进行调节，例如可以将低压级转子对的排气直接排出而不流经高压级转子对以实现单级压缩，但是在此过程中，高压级转子对虽然不对气体进行压缩做功，但是其始终处于转动状态，其内部仍然存在气流泵送过程和机械摩擦，均会损耗压缩机的功率，造成压缩机的能耗增加的问题。

发明内容

为了解决现有技术中压缩机能耗高的技术问题，而提供一种利用离合机构使高压级压缩组件停止工作及转动以降低能耗的压缩机及空调机组。

一种压缩机，包括：

壳体；

低压级压缩组件，所述低压级压缩组件设置于所述壳体内，且所述低压级压缩组件与动力机构连接；

高压级压缩组件，所述高压级压缩组件通过离合机构与所述低压级压缩组件连接；

所述压缩机具有单级压缩模式和双级压缩模式；

当所述压缩机处于单级压缩模式时，所述离合机构切换至断开状态；

当所述压缩机处于双级压缩模式时，所述离合机构切换至接合状态。

所述离合机构包括两个接合结构，一个所述接合结构设置于所述低压级压缩组件上，另一所述接合结构设置于所述高压级压缩组件上，且当所述离合机构处于断开状态时，两个所述接合结构之间相互脱离，当所述离合机构处于接合状态时，两个所述接合结构相互连接。

所述压缩机还包括驱动机构，所述驱动机构与所述离合机构连接，且所述驱动机构能够带动所述离合机构在所述断开状态和所述接合状态之间切换。

所述高压级压缩组件上设置有压力通道，一个所述接合结构可移动地设置于所述压力通道内，且所述接合结构能够突出所述压力通道以与另一所述接合结构相互连接。

所述压力通道具有相对的第一连通口和第二连通口，所述接合结构位于所述第一连通口和所述第二连通口之间，且所述第一连通口与所述压缩机所在的冷媒换热循环中的冷凝器直接或间接连通，所述第二连通口与所述低压级压缩组件的排气连通。

所述压力通道靠近所述低压级压缩组件的部分形成气缸，所述接合结构可移动地设置于所述气缸内，且所述气缸的截面面积大于所述压力通道的截面面积。

所述低压级压缩组件包括低压级主动转子，所述高压级压缩组件包括高压级主动转子，一个所述接合结构设置于所述低压级主动转子上，另一所述接合结构设置于所述高压级主动转子上。

所述低压级主动转子的中心轴线和所述高压级主动转子的中心轴线共线，且两个所述主动转子之间具有间距，两个所述接合结构均位于所述间距内。

两个接合结构包括高压级接合结构和低压级接合结构，所述低压级主动转子的第一端和所述高压级主动转子的第二端之间形成所述间距，所述高压级接合结构能够通过所述高压级主动转子的第二端突出所述高压级主动转子，所述低压级接合结构设置于所述低压级主动转子的第一端上。

所述低压级主动转子的第一端上设置有连接凹槽，所述连接凹槽构成所述低压级接合结构，所述高压级接合结构上设置有连接凸起，所述连接凸起能够与所述连接凹槽卡接配合；或，所述低压级主动转子的第一端上设置有连接凸起，所述连接凸起构成所述低压级接合结构，所述高压级接合结构上设置有连接凹槽，所述连接凹槽能够与所述连接凸起卡接配合。

所述壳体上设置有低压排气口、高压排气口和吸气口，所述吸气口和所述低压排气口均与所述低压级压缩组件连通，所述高压排气口与所述高压级压缩组件连通。

一种空调机组，包括上述的压缩机。

本发明提供的压缩机及空调机组，通过在低压级压缩组件和高压级压缩组件之间设置离合机构，在压缩机需要高压比输出时，此时离合机构切换至接合状态，使低压级压缩组件和高压级压缩组件均进行工作，从而能够对气体进行二级压缩，实现高压比输出，而当压缩机需要低压比输出时，离合机构切换至断开状态来断开高压级压缩组件的动力来源，使得高压级压缩组件停止工作，而低压级压缩组件保持工作来对气体进行一级压缩，实现低压比输出，此时高压级压缩组件内部不存在气体流动，从而降低了气流泵送过程和机械摩擦的能耗，有效的避免了现有技术中压缩机中两对转子对始终处于转动状态而造成能耗较高的问题，提高压缩机的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的压缩机的剖视图；

图2为本发明实施例提供的压缩机的另一剖视图；

图3为本发明实施例提供的高压级压缩组件的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的压缩机的离合机构处于断开状态时的剖视图；

图5为本发明实施例提供的压缩机的离合机构处于接合状态时的剖视图；

图6为本发明实施例提供的高压级主动转子的剖视图；

图7为本发明实施例提供的高压级主动转子的第二端处及高压级接合结构的剖视图；

图8为本发明实施例提供的低压级主动转子的剖视图；

图9为本发明实施例提供的低压级主动转子的第一端处及低压级接合结构的剖视图；

图中：

1、壳体；2、低压级压缩组件；3、高压级压缩组件；41、压力通道；42、第一连通口；43、第二连通口；44、气缸；21、低压级主动转子；31、高压级主动转子；51、连接凹槽；52、高压级接合结构；53、连接凸起。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语"上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现有技术中的单级双级压缩机，为了保证单机双级压缩机能够进行双级压缩，而会将两对转子对均与电机进行连接，然后通过控制其中的高压级转子对的气体来源来进行调节，例如可以将低压级转子对的排气直接排出而不流经高压级转子对以实现单级压缩，但是在此过程中，高压级转子对虽然不对气体进行压缩做功，但是其始终处于转动状态，其内部仍然存在气流泵送过程和机械摩擦，均会损耗压缩机的功率，造成压缩机的能耗增加的问题，现有技术中一般采用设置外部逻辑控制的阀块，利用阀块在对应位置的移动来实现对高压级转子对的入口状态进行调节，当需要高压级转子对工作时，阀块移动到第一位置，此时低压级转子对的排气能够进入到高压级转子对内进行二级压缩，实现压缩机高压比输出，而当不需要高压级转子对工作时，阀块移动到第二位置，此时高压级转子对的入口被阀块封闭，低压级转子对的排气直接排出，实现压缩机低压比输出，此时高压级转子对仍然与动力源(如电机的输出轴)直接或间接连接，也即高压级转子对始终处于转动状态，其内部仍然存在气流泵送过程和机械摩擦，均会损耗压缩机的功率，造成压缩机的能耗增加。为此，本申请提供一种如图1至图9所示的压缩机，包括：壳体1；低压级压缩组件2，所述低压级压缩组件2设置于所述壳体1内，且所述低压级压缩组件2与动力机构连接；高压级压缩组件3，所述高压级压缩组件3通过离合机构与所述低压级压缩组件2连接；所述压缩机具有单级压缩模式和双级压缩模式；当所述压缩机处于单级压缩模式时，所述离合机构切换至断开状态；当所述压缩机处于双级压缩模式时，所述离合机构切换至接合状态。通过在低压级压缩组件2和高压级压缩组件3之间设置离合机构，在压缩机需要高压比输出时，此时离合机构切换至接合状态，使低压级压缩组件2和高压级压缩组件3均进行工作，从而能够对气体进行二级压缩，实现高压比输出，而当压缩机需要低压比输出时，离合机构切换至断开状态来断开高压级压缩组件3的动力来源，使得高压级压缩组件3停止工作，而低压级压缩组件2保持工作来对气体进行一级压缩，实现低压比输出，此时高压级压缩组件3内部不存在气体流动，从而降低了气流泵送过程和机械摩擦的能耗，有效的避免了现有技术中压缩机中两对转子对始终处于转动状态而造成能耗较高的问题，提高压缩机的工作效率。其中，所述离合机构包括两个接合结构，一个所述接合结构设置于所述低压级压缩组件2上，另一所述接合结构设置于所述高压级压缩组件3上，且当所述离合机构处于断开状态时，两个所述接合结构之间相互脱离，当所述离合机构处于接合状态时，两个所述接合结构相互连接。当所述离合机构处于断开状态时，两个所述接合结构之间相互脱离，一个接合结构相对于另一个接合结构远离，使得两个接合结构之间具有一定距离，利用此距离而将动力隔断在低压级压缩组件2上，使得高压级压缩组件3停止工作；当所述离合机构处于接合状态时，两个所述接合结构相互连接，两个接合结构相互靠近，并最终相互连接，保证动力能够通过两个接合结构进行传递，使得高压级压缩组件3和低压级压缩组件2之间的动力传递可靠，动力机构能够将动力通过低压级压缩组件2、两个接合结构传递至高压级压缩组件3，保证了压缩机在单级压缩和双级压缩的可靠切换。其中，动力机构可以为在壳体1内的电机结构，也可以为设置在壳体1的外部并通过输出轴穿入至壳体1内部而与低压级压缩组件连接的外置电机结构等。

为了实现离合机构的状态的可靠切换，所述压缩机还包括驱动机构，所述压缩机还包括驱动机构，所述驱动机构与所述离合机构连接，且所述驱动机构能够带动所述离合机构在所述断开状态和所述接合状态之间切换。通过驱动机构可以根据需要控制离合机构进行动作，从而控制压缩机进行单级压缩或双级压缩，并且在单级压缩时，由于离合机构处于断开状态，高压级压缩组件3和低压级压缩组件2之间不存在动力传递，被断开的压缩组件则停止工作，而当由单级压缩切换至双级压缩时，驱动机构控制离合机构动作，将高压级压缩组件3和低压级压缩组件2接合在一起，动力能够同时传递至高压级压缩组件3和低压级压缩组件2，上述过程即可实现压缩机在单级压缩和双级压缩的切换。作为一种实施方式，所述高压级压缩组件3上设置有压力通道41，一个所述接合结构可移动地设置于所述压力通道41内，且所述接合结构能够突出所述压力通道41以与另一所述接合结构相互连接。利用压力通道41为接合结构提供压力工质，利用压力工质推动接合结构进行移动，从而实现两个接合结构之间的连接或脱开。

压缩机吸气压力完全取决于压缩机所在空调机组的蒸发压力，并与之对等，而压缩机排气压力取决于压缩机吸气压力和压缩比，需要通过不同的压缩比来适配机组的冷凝压力。压缩机处于空调机组当中，首先空调机组根据实时工况确定蒸发压力和冷凝压力，可选的为利用一组蒸发/冷凝温度进行对应计算得出，压缩机的吸气/排气压力需要与之对应，以确保高效运行。压缩机单级的吸气/排气压力调节范围是有限的，双级串联后压缩机的总的高压和低压的压力之比为2个单级压力比的乘积，因此当空调机组蒸发/冷凝压力出现较高压力比时，需要较高的压缩机压力比适配，此时双级压缩满足要求；而当空调机组蒸发/冷凝压力出现较低压力比时，蒸发压力和吸气压力一定的情况下，压缩机进行双级压缩的排气会显著高于冷凝压力，而处在低压级压缩组件2的排气的压力却更适配当前冷凝压力。为了保证压缩机能够根据空调机组的压比进行自动调节，所述压力通道41具有相对的第一连通口42和第二连通口43，所述接合结构位于所述第一连通口42和所述第二连通口43之间，且所述第一连通口42与所述压缩机所在的冷媒换热循环中的冷凝器直接或间接连通，所述第二连通口43与所述低压级压缩组件2的排气连通。将压缩机所在空调机组中的冷凝压力连接至压力通道41内，使得接合结构的第一侧为空调机组的冷凝压力，另一则则通过第二连通口43与低压级压缩组件2的排气连接而获得低压级压缩组件2的排气压力，当空调机组的冷凝压力大于低压级压缩组件2的排气压力时，接合结构会被推动而向另一接合结构靠近并最终实现离合机构切换至接合状态，从而使得高压级压缩组件3获得动力而开始工作，实现对气体进行二级压缩，使得压缩机的排气压力能够与空调机组的冷凝压力进行匹配，保证压缩机及空调机组的工作效率。而当空调机组的冷凝压力的不大于低压级压缩组件2时，接合结构会被推向远离另一接合结构的方向进行移动，从而使得两个接合结构之间断开，实现离合机构切换至断开状态，高压级压缩组件3无法获得动力而停止工作，仅低压级压缩组件2对气体进行一级压缩，使得压缩机的排气压力能够与空调机组的冷凝压力进行匹配，保证压缩机及空调机组的工作效率。

为了保证压力通道41内的接合结构不会与另一个接合结构频繁的连接断开，所述压力通道41靠近所述低压级压缩组件2的部分形成气缸44，所述接合结构可移动地设置于所述气缸44内，且所述气缸44的截面面积大于所述压力通道41的截面面积，其中接合结构的截面面积与气缸44的截面面积相等，保证接合结构与气缸44之间的可靠密封。由于气缸44的截面面积大于压力通道41的截面面积，当接合结构被低压级压缩组件2的排气压力挤压而贴合在气缸44的底面上时，此时压力通道41内的压力在接合结构上的作用面积仅仅为压力通道41的截面面积，而低压级压缩组件2的排气则能够流入气缸44内，低压级压缩组件2的排气压力在接合结构上的作用面积为气缸44的截面面积，当压力通道41内的压力产生波动时，由于作用面积的尺寸不同，接合结构并不会由于压力的波动而产生移动，避免接合结构不断的与另一个接合结构断开、接合而造成压缩机的压缩比频繁切换，而且高压级压缩组件3与低压级压缩组件2在接合的瞬间，动力机构处、高压级压缩组件3与低压级压缩组件2的连接处所受到的扭矩骤然增加，如果高压级压缩组件3不断的与低压级压缩组件2接合、断开，会造成动力机构的损坏以及高压级压缩组件3与低压级压缩组件2的损坏，严重影响压缩机的可靠性，因此，利用气缸44的截面面积大于压力通道41的截面面积，保证接合结构能够承受一定的压力波动，保证压缩机的可靠性。而当压力通道41内的压力大于低压级压缩组件2的排气压力时，接合结构被挤压到气缸44的开口处，此时压力通道41内的压力气体会流入气缸44，压力通道41内的压力作用到接合结构上的面积为气缸44的截面面积，从而可以增加对接合结构的挤压能力，同样能够避免压力通道41内产生的压力波动对接合结构之间的接合效果，保证压缩机的可靠性。只有当压力通道41内的压力值升高到一定程度，才能够带动接合结构与另一接合结构接合而启动高压级压缩组件3，也只有当压力通道41内的压力值降低到一定程度，才能够带动结合结构与另一结合结构脱开而断开高压级压缩组件3，避免了高压级压缩组件3的频繁启停，保证压缩机运行稳定。优选的，气缸44的截面面积为压力通道41的截面面积的1.05倍至1.2倍。当气缸44的截面面积过大时，会对压缩机的内部空间(特别是高压级压缩组件3)的空间占用过大，影响压缩机的效率，而当气缸44的截面面积过小时，对压力通道41内的压力波动的抵消效果较弱，无法保证压缩机的可靠性。

作为一种实施方式，所述低压级压缩组件2包括低压级主动转子21，所述高压级压缩组件3包括高压级主动转子31，也即低压级压缩组件2和高压级压缩组件3均为转子对结构，主动转子接受动力而带动被动转子共同转动，从而实现对气体的压缩。其中，一个所述接合结构设置于所述低压级主动转子21上，另一所述接合结构设置于所述高压级主动转子31上，使得动力机构的动力能够顺利的传递至高压级主动转子31，保证高压级压缩组件3的工作可靠。其中，所述低压级主动转子21的中心轴线和所述高压级主动转子31的中心轴线共线，且两个所述主动转子之间具有间距，两个所述接合结构均位于所述间距内。两个接合结构只需要沿低压级主动转子21的中心轴线的轴线方向进行移动即可，保证两个接合结构的接合可靠。具体的，两个接合结构包括高压级接合结构52和低压级接合结构，所述低压级主动转子21的第一端和所述高压级主动转子31的第二端之间形成所述间距，高压级主动转子31上形成所述压力通道41，并且在高压级主动转子31的第二端处形成所述气缸44，所述高压级接合结构52能够通过所述高压级主动转子31的第二端突出所述高压级主动转子31，所述低压级接合结构设置于所述低压级主动转子21的第一端上。此时仅需要高压级接合结构52沿高压级主动转子31的中心轴线进行移动即可，减少离合机构中的移动部件，从而提高离合机构的结构可靠性。

为了进一步降低离合机构的结构复杂度，所述低压级主动转子21的第一端上设置有连接凹槽51，所述连接凹槽51构成所述低压级接合结构，所述高压级接合结构52上设置有连接凸起53，所述连接凸起53能够与所述连接凹槽51卡接配合。当离合机构由断开状态切换至接合状态时，高压级接合结构52上的连接凸起53伸入至对应的连接凹槽51内即可，优选的，连接凸起53以高压级主动转子31的中心轴线为轴线呈环形分布，同时连接凹槽51以高压级主动转子31的中心轴线呈环形分布即可，此时低压级主动转子21不论转动到任意位置，均能够使连接凸起53连接到最近的连接凹槽51内，从而提高离合机构的响应速度和接合可靠性。在离合机构切换至断开状态时，只需要使高压级接合结构52远离低压级接合结构移动，从而使连接凸起53从连接凹槽51内脱出即可。如图所示，高压级接合结构52上形成平顶楔，而在低压级主动转子21的第一端设置尖顶槽，在平顶楔接触低压级主动转子21的第一端而未进入尖顶槽内时，平顶楔的平面与低压级主动转子21的第一端面贴合摩擦，形成面与面的贴合摩擦，避免了对低压级主动转子21的损坏，提高压缩机的可靠性。

或者，所述低压级主动转子21的第一端上设置有连接凸起53，所述连接凸起53构成所述低压级接合结构，所述高压级接合结构52上设置有连接凹槽51，所述连接凹槽51能够与所述连接凸起53卡接配合。当离合机构由断开状态切换至接合状态时，低压级主动转子21上的连接凸起53伸入至对应的连接凹槽51内即可，优选的，连接凸起53以高压级主动转子31的中心轴线为轴线呈环形分布，同时连接凹槽51以高压级主动转子31的中心轴线呈环形分布即可，此时低压级主动转子21不论转动到任意位置，均能够使连接凸起53连接到最近的连接凹槽51内，从而提高离合机构的响应速度和接合可靠性。

所述壳体1上设置有低压排气口、高压排气口和吸气口，所述吸气口和所述低压排气口均与所述低压级压缩组件2连通，所述高压排气口与所述高压级压缩组件3连通。压缩机在工作时，通过吸气口吸入气体并直接送入低压级压缩组件2内进行压缩，然后输送至低压排气口所在的壳体1处，当低压排气口封闭时，低压级压缩组件2的排气会流入高压级压缩组件3而进行二次压缩，最终通过高压排气口排出，此时压缩机输出较高的压比，而当低压排气口打开时，高压级压缩组件3与低压级压缩组件2断开，低压级压缩组件2的排气直接通过低压排气口排出，此时压缩机输出较低的压比。优选的，低压排气口和高压排气口与同一排气管连通，使得压缩机在单级压缩或双级压缩均能够通过同一排气管输出排气，无需切换排气管路即可。

一种空调机组，包括上述的压缩机。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。