CN100497939C - 螺杆式压缩机的密封 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机，其包括具有从第一端部(31)向第二端部(32)延伸的螺旋形体部分(30)的螺旋纹凸形转子(26)，其设置于壳体组件内以围绕第一转子轴线(500)旋转。凹形转子(27、28)具有与凸形转子体部分啮合的、从第一端部(35、36)向第二端部(37、38)延伸的并且设置于壳体组件内以围绕第二转子轴线(501、502)旋转的螺旋形凹形体部分(33、34)，具有与凹形体部分的第一端部啮合并且不对称围绕第二轴线的第一表面(126)的端部密封(120)。

Description

螺杆式压缩机的密封
技术领域
本发明涉及压缩机，具体来说，本发明涉及经济型螺杆式压缩机的密封。
背景技术
螺杆式压缩机通常在空调和冷藏中应用。在这种的压缩机中，互相啮合的凹凸面突齿式转子或螺旋围绕它们的轴线旋转，将工作流体(冷却剂)从低压进口端泵送至高压出口端。在旋转过程中，凸形转子的连续的突齿作为活塞驱动冷却剂向下流动并在相邻的的一对凹形转子突齿和壳体之间的空间内压缩它。同样，连续凹形转子的突齿在相邻的一对凸形转子突齿和壳体之间的空间内压缩冷却剂。凸形和凹形转子的叶间容积在压缩发生时形成了压缩囊(可替换的描述为在啮合区域连接的普通压缩囊的凸形和凹形部分)。在一个实施例中，凸形转子与电动驱动马达共轴并且通过其突齿工作部分的进出口侧上的轴承支撑。可以将多级凹形转子啮合于给定的凸形转子，反之亦然。
当其中一个叶间容积暴露于入口时，冷却剂进入实质上处于吸气压力的空间。由于转子连续旋转，在旋转过程中的某个点上，空间不再与入口相通并且切断了冷却剂至空间的流动。入口关闭后，由于转子连续旋转，冷却剂被压缩。在旋转过程中的某个点上，每个空间贯穿连接的出口，封闭的压缩过程结束。入口和出口可以分别是径向的、轴向的、或一个径向口和一个轴向口的混合组合体。
沿着在入口和出口之间的压缩通道压缩冷却剂时，希望转子和壳体之间的密封能有效工作。为了提高螺旋压缩机中的质量流量而使用节能器。节能器端口通常沿着转子的长度设置，当压缩囊和与其连接的吸气口被恰好切断之后，将其设置成外露于压缩囊。在这个位置上，聚集在转子里的冷却剂气体接近吸气压力。将高于吸气装置压力的气体收集到节能器端口，以允许大量的气体流进压缩机。并且，在吸气结束后向转子内供给气体，提高了聚集在转子中的气体压力。这样减少了压缩机所需的工作量。同样节能器的流质高于吸气压力，所以减少了用于给定的全部冷却剂的质量流量的能量。
用于螺杆压缩机的吸气口可以是轴向的，径向的或二者的组合。阻断的径向的吸气口是通过转子周围的孔限定的。轴向口通过螺旋转子的啮合以关闭。同时具有轴向和径向吸气口的典型设计需要在径向口关闭之前或同时关闭轴向口。
为了使压缩机更紧凑，希望缩短螺旋转子。同样，使用多级凹形转子围绕单个凸形转子或多级凸形转子围绕单个的凹形转子可以缩短转子装置。通过缩短转子的长度，缩短压缩通道，使得节能器流体注入到转子所需/可利用的时机和时间最小化。
然而，在该技术中仍然存在有改善的空间。
发明内容
为了缩短转子的长度，但是要提高压缩过程的长度，需要快速关闭径向吸气口。然而，由于减少径向吸气，转子不能及时啮合以关闭轴向吸气口。所希望的是关闭轴向吸气口，以便提供一较短的径向吸气口。考虑到轴向吸气流部件，有利的是仅关闭部分轴向吸气口，以避免将节能器流质泄漏回吸气装置中。
本发明一方面是，压缩机包括一壳体组件，其包含有凸形和凹形转子。具有一从第一端部向第二端部延伸的螺杆型凸形体部分的凸形转子，将其设置于壳体组件内以围绕第一转轴旋转。凹形转子具有与凸形体部分啮合的螺杆形凹形体部分。从第一端部向第二端部延伸的凹形体部分，将其设置于壳体组件内以围绕第二转轴旋转。端部密封具有一个第一表面，该表面与凹形转子体部分第一端部啮合并且不对称的围绕第二转轴。
在不同实施例中，该端部密封包括围绕第二转轴的全环面基座部分和支撑第一表面的第二部分。第一表面实质上是在30°-270°范围间的环形段。第一表面可以仅仅是部分的圆周范围。第一表面可以是密封所述凹形体部分第一端部的突齿射及区的1/12至3/4。第一表面可以是密封突齿射及区的1/4至1/2。马达与凸形转子连接以驱动凸形转子，凸形转子至少以第一方向围绕第一转轴。凸形转子和马达是同轴的。马达可以是具有转子和定子的电动马达，凸形转子具有延伸进入并紧固于马达转子的轴向部分。该端部密封实质上由钢体整体形成。许多的带螺纹的紧固件将该端部密封紧固于壳体组件。
本发明的另一方面包括，具有一壳体组件的压缩机，啮合的凸形和凹形转子，吸气和排气压力室。凸形和凹形转子体部分与壳体配合，以限定至少一个在吸气压力室和排气压力室之间的第一压缩通道。沿着第一压缩通道设置在中间位置的节能器端口。该压缩机包括用于防止从节能器端口向吸气压力室泄漏同时仍然允许来自吸气压力室的轴向流成分的装置。
该装置包括具有一个圆周的不连续的转子接合面的转子端部密封。该转子端部密封包括围绕第二转轴的全环形基座部分和支撑转子接合面的第二部分。该转子的接合面实质上是在30-270°范围间的环形段。该装置包括具有仅部分圆周范围的转子接合面的转子端部密封。第二凹形转子具有螺旋型凹形叶状体部分并与凸形叶状体部分啮合。
本发明的另一方面包括，从基准条件至第二条件重新制造压缩机或重新设计这样压缩机结构的方法。该方法包括提供一轴向密封用于密封凹形转子的第一端部。该轴向密封具有一个不对称的围绕凹形转轴的密封面。轴向密封可替代具有对称围绕转轴密封面的基准密封，或将其设置于在基准条件下没有轴向密封的地方。该压缩机具有一个节能器端口。
本发明的一个或多个实施例的细节将在以下的附图和说明进行阐述。根据说明书和附图、权利要求，本发明的其他特征、目的、和优点将变得明显。
附图说明
图1是根据本发明原理的压缩机的纵向剖视图。
图2是图1的压缩机的吸气压力室区域的的放大图。
图3是图1的压缩机沿着3-3的横向截面图。
图4是沿着图1的压缩机转子的壳体内表面的投影图。
图5是图1压缩机的凹形转子吸气密封图。
相同的参考数字和标识在不同附图中表示相同的元件。
具体实施方式
图1示出了一种压缩机20，其包括壳体组件22，该壳体组件包括驱动转子26、27和28的马达24，该转子拥有相对中心纵向轴线500、501和502。在该实施例中，凸形转子26中心设置于压缩机的内部，且具有在第一端部31和第二端部32之间延伸的凸形叶状体或工作部分30。工作部分30与凹形叶状体或每个凹形转子27和28的工作部分33和34啮合。工作部分33和34具有对应的第一端部35、36和第二端部37和38。每个转子包括轴部分(例如，与其连接的工作部分一体形成的轴端39、40、41和42、43、44)，该轴部分从与其连接的工作部分的第一和第二端部延伸。这些轴端中的每一个通过一个或多个轴承组件50安装于壳体上以围绕与其相连的转轴旋转。
在具体实施例中，马达24是具有转子和定子的电动马达。凸形转子的26的第一轴端39的一部分在定子中延伸，并紧固于此以允许马达24围绕轴线500驱动凸形转子26。当以第一工作的方向围绕轴线500被驱动时，凸形转子以相反的第二方向围绕着它们的轴线501和502驱动凹形转子。
壳体的表面与啮合的转子体联合以限定进口和出口至两对压缩囊，将冷却剂从吸气(入口)压力室60至排气(出口)压力室62压缩和驱动。第一对凸形和凹形压缩囊由壳体、凸形转子、和第一凹形转子构成。第二对凸形和凹形压缩囊由壳体、凸形转子、和第二凹形转子构成。在每对压缩囊中，一个这种囊设置在一对每个转子与转子连接的邻近的突齿之间。取决于实施例，该进出口可以是径向的、轴向的或二者的混合。图1示出了第一和第二进口部66和67。此示例的入口66和67是混合体，其具有允许径向入口流部件510和排放轴向入口流部件512的轴向部件(附图2)。
附图3示出了壳体内表面，其包括环形圆柱部分70、71和72，其与对应的工作部分30、33和34的突齿的顶部呈紧密面对/密封的关系，圆柱部分70和71在一对相对的啮合区域74相交，圆柱部分70和72在一对相对的啮合区域75相交。壳体的内表面进一步包括以限定吸气和排气口的配合部分，图示中的包括与进口66的配合的部分78和与进口67配合的部分79。此压缩机进一步包括设置在压缩过程的中段的节能器端口80(例如，前半段过程，以便仅仅在压缩开始出现后节能器端口外露于压缩囊和在压缩1/2出现之前节能器端口与该囊切断)。
附图4示出了在转子突齿顶上的内表面部分70、71、和72的投影图。这些表面示出了，它们包括沿着用于每个吸气口的相连的凸形和凹形转子的第一和第二边缘90和91，和沿着用于每个排气口的相连的凸形和凹形转子第一和第二边缘92和93。周边94限定了与每个节能器端口80相连的密闭的孔和嵌入的表面70。一个泄漏通道，从每个节能器端口80回到与其相连的吸气口。附图4示出了泄漏通道98，其延伸到邻近表面70的完整圆周部分100和邻近表面71或72的圆周部分102或104。
图5示出了凹形转子吸气密封120。示例密封120实质上由金属合金(例如钢)一体形成。示例密封120包括基座或安装部分122，其成形为在具有上游端部或表面124和下流端部或表面126和内部和外部表面128和130之间的矩形径向截面的完全环面。密封部分140从下游面126延伸并且由槽142和主体144形成。在具体实施例中，槽和主体二者都是环形段。槽在第一和第二圆周端部146和148之间延伸，主体在第一和第二圆周端部150和152之间延伸。在具体实施例中，主体的端部比槽的端部突起了少许的圆周面。在具体实施例中，槽的内表面和外表面与基座的内表面和外表面连续的成形。主体的内表面和外表面154和156相对于基座部分的内表面和外表面相应的向内和向外突起。主体144具有下游表面158。
主体的下游面158具有径向和圆周的范围，其是从密封沿着相连的泄漏通道98(例如，沿着102、104部分)和沿着与那些部分102、104(例如，如图4所示的)流通的剩余突齿凹的区域的叶间容积。这一点在图3中进一步示出，示意的主体的外表面156与连接的凹形转子的突齿的半径实质上相等，内表面154与邻近的轴端(例如，优选的位于或低于叶间凹槽的半径)位于密闭的径向位置。在具体实施例中，密封120包括纵向孔160，用于设置紧固件162(例如，螺钉)以紧固该密封于壳体中。附图2示出了该密封基座部分122，其安装于具有上游面124的密封室170，上游面至少部分于密封室的基座面172对接，外表面128至少部分与密封室的侧表面174对接。主体144的下游面158与转子体端部面35和凸形转子体表面31的覆盖部分紧密的面对或润滑连接。
本发明的一个或多个实施例已经描述。但显然对这些实施例可以进行个中不同的改变而不背离本发明的主旨和范围。例如，当作为现有的压缩机的重新设计或重新制造的应用，现有的压缩机的细节可以影响或间接影响具体实施例的细节。因此，其他实施例都应在以下的权利要求的范围内。

Claims (18)

1、一种压缩机，包括：
壳体组件；
具有螺旋形凸形体部分的凸形转子，该凸形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且保持在该壳体组件内以围绕第一转子轴线旋转；
具有与凸形体部分啮合的螺旋形凹形体部分的凹形转子，该凹形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且保持在该壳体组件内以围绕第二转子轴线旋转；和
具有第一表面的端部密封，该第一表面与该凹形体部分的第一端部啮合并且围绕第二轴线不对称。
2、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该端部密封包括围绕第二转子轴线的全环形基座部分和支撑该第一表面的第二部分。
3、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该第一表面实质上是在30°和270°范围间的环形段。
4、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该第一表面仅仅是部分圆周范围。
5、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该第一表面密封所述凹形体部分的突齿射及区的1/12至3/4。
6、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该第一表面密封所述凹形体部分第一端部的突齿射及区的1/4至1/2。
7、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括与凸形转子连接的用于驱动凸形转子的马达，该凸形转子围绕着第一转子轴线至少以第一方向旋转，其中马达和转子是同轴的。
8、根据权利要求7所述的压缩机，其特征在于，该马达是电动马达，其包括转子和定子，所述凸形转子具有延伸进入并且紧固于该马达转子的轴部分。
9、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，该端部密封实质上由钢一体地形成。
10、根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，多个带螺纹的紧固件将该端部密封紧固于该壳体组件。
11、一种压缩机，包括：
壳体组件；
具有螺旋形凸形体部分的凸形转子，该凸形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且保持在该壳体组件内以围绕第一转子轴线旋转；
具有与凸形体部分啮合的螺旋形凹形体部分的凹形转子，该凹形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且保持在该壳体组件内以围绕第二转子轴线旋转；
吸气压力室；
排气压力室，所述凸形和凹形转子体部分与该壳体配合以限定至少一个在吸气压力室和排气压力室之间的第一压缩通道；
沿着该第一压缩通道设置于中部的节能器端口；和
用于防止从节能器端口向吸气压力室泄漏同时仍然允许来自吸气压力室的轴向流成分的装置。
12、根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，该装置包括具有一圆周的不连续的转子接合面的转子端部密封。
13、根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，该转子端部密封包括围绕第二转子轴线的全环形基座部分和支撑转子接合面的第二部分。
14、根据权利要求13所述的压缩机，其特征在于，该转子接合面实质上是在30°和270°范围间的环形段。
15、根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，该装置包括一具有仅仅是部分圆周范围的转子接合面的转子端部密封。
16、根据权利要求11所述的压缩机，其特征在于，还包括：第二凹形转子，其具有与凸形叶状体部分啮合的螺旋形凹形叶状体的部分。
17、一种用于从基准条件至第二条件重新制造压缩机或构造或重新构造所述压缩机结构的方法，该压缩机包括：
壳体组件；
具有螺旋形凸形体部分的凸形转子，该凸形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且设置在壳体组件内以围绕第一转子轴线旋转；和
具有与凸形体部分啮合的螺旋形凹形体部分的凹形转子，该凹形转子体部分从第一端部向第二端部延伸并且设置在壳体组件内以围绕第二转子轴线旋转；
吸气压力室；和
排气压力室，所述凸形和凹形转子体部分与该壳体配合以限定至少一个在吸气压力室和排气压力室之间的第一压缩通道；
该方法包括：
提供一用于密封所述凹形转子第一端部的轴向密封，该轴向密封具有围绕所述第二轴线不对称的密封面，并且该轴向密封代替具有围绕所述第二轴线对称的密封面的基准轴向密封或定位在基准条件下没有轴向密封的位置处。
18、根据权利要求17所述的方法，其特征在于，该压缩机包括节能器端口。
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