CN101033746B

CN101033746B - 涡卷压缩机

Info

Publication number: CN101033746B
Application number: CN2007100854986A
Authority: CN
Inventors: 郑澯和; 陈弘均; 吴海溱
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: KR100677528B1; US7722341B2; JP2007239747A; US20070212246A1; CN101033746A

Abstract

提供一种涡卷压缩机。该涡卷压缩机包括固定涡卷和轨道涡卷，每一个均具有从板延伸的涡片。涡片或板可具有不同高度从而防止在其中一个涡片的端部和相对板之间形成间隙。相应地，压缩机性能被提高，即使制造公差没有被精确控制或者压缩机长期运行。而且，由于板的边缘增加的摩擦区域造成的摩擦损失得以防止，并且由于在涡片和板之间的分离引起的制冷剂泄漏得以防止。

Description

涡卷压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机，并且更具体地涉及涡卷压缩机。

背景技术

压缩机将机械能转化为压缩能。压缩机可以被分类成各种不同类型，包括例如往复式、涡卷式、离心式和叶片式类型。基于吸入气体或排放气体是否在其外壳中填充，涡卷压缩机还可被分类成低压和高压类型。在涡卷压缩机中，两个涡卷执行相对轨道运动，并且一对基本对称的压缩腔室在该两个涡卷之间形成。当压缩腔室相继地朝向涡卷中心移动时，压缩腔室的容积降低，因此压缩容纳于其中的制冷剂。该对压缩腔室可以包括高压侧压缩腔室和低压侧压缩腔室。在一些情形中，高压侧压缩腔室中的制冷剂可能泄漏到低压侧压缩腔室中，因此降低压缩机性能。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种涡卷压缩机，它能够防止制冷剂在固定涡卷和轨道涡卷的各个涡片端和板之间泄漏，即使固定涡卷和轨道涡卷具有低加工精度或者其各个涡片端被磨损。

为了实现这些和其它优点并且根据如在这里体现和广义描述的本发明的目的，提供一种压缩机，包括：联接到外壳内部的框架；联接到框架的第一涡卷，其中第一涡卷包括第一板和从第一板下表面延伸的第一涡片；以及包括第二板和从第二板上表面延伸的第二涡片的第二涡卷，其中该第二涡卷被构造成接合第一涡片从而在它们之间形成空间，其中第二涡卷被构造成关于第一涡卷执行轨道运动从而在它们之间形成的空间的容积逐渐降低以形成压缩空间，并且其中第一涡卷或第二涡卷的至少一个的厚度基于沿其相应板的径向位置改变。一种涡卷压缩机，包括：固定地联接到外壳内部的框架；固定涡卷，固定地联接到框架并且在板的下表面处具有涡片；以及轨道涡卷，在板的上表面处具有涡片，并且通过接合固定涡卷的涡片执行轨道运动从而压缩腔室可以具有降低的容积，其中所述的板或者固定涡卷和轨道涡卷的至少一个的涡片根据各个位置具有不同的高度。

结合附图从下面对本发明的详细描述可以更加清楚本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点。

附图说明

参考下面的附图详细描述实施例，其中相同的参考数字表示相同的元件，其中：

图1是示例性高压型涡卷压缩机的截面视图；

图2是示于图1的示例性压缩机的轨道涡卷的截面视图；

图3是根据如在这里广义描述的实施例的示例性高压型涡卷压缩机的截面视图；

图4是示于图3的示例性压缩机的轨道涡卷的截面视图；

图5是示于图4的轨道涡卷的高度的曲线图；

图6-8是根据如在这里广义描述的实施例在示于图3的示例性压缩机操作期间示于图4的轨道涡卷相对于固定涡卷的截面视图；

图9和10是根据如在这里广义描述的另一实施例的另一示例性涡卷压缩机的截面视图；和

图11-13示意出如在这里体现和广义描述的压缩机的示例性安装。

具体实施方式

示于图1的示例性高压型涡卷压缩机可以包括形成密封的内部空间的外壳10，以及分别固定到外壳10上侧和下侧的主框架20和子框架30。驱动马达40可以设置在主框架20和子框架30之间以产生旋转力。固定涡卷50可以固定到主框架20的上表面从而连通气体吸入管道SP。具有渐开线涡片62的轨道涡卷60通过其与固定涡卷50的涡片52的相互接合执行轨道运动从而形成多对压缩腔室P。Oldham环70可以设在轨道涡卷60和主框架20之间，并且环绕轨道涡卷60。轴孔21、凸起部分接收凹槽22、反压力凹槽23也可在主框架20中形成。进口53和出口54可以在固定涡卷50中形成，并且凸起部分63可以在轨道涡卷中形成。

当向驱动马达40的缠绕线圈80供电时，驱动轴43与转子42一起旋转，并且轨道涡卷60在主框架20的上表面处执行轨道运动。涡片52和62的接合形成一对压缩腔室P，当轨道涡卷60进行轨道运动时，该腔室逐渐朝向涡卷中心移动，并且当它们接近中心时容积降低，由此压缩压缩空间P中的制冷剂。

轨道涡卷60的板61的下表面设于主框架20的上表面上，因此形成下侧推力支承表面(TS)。板61的上表面的外圆周表面接触固定涡卷50的板51的下表面，因此形成上侧推力支承表面(TS)。固定涡卷50的板5 1的下表面接触轨道涡卷60的涡片62的端部，并且固定涡卷50的涡片52的端部接触轨道涡卷60的板61的上表面，由此防止高压侧压缩腔室中的制冷剂泄漏到低压力压缩腔室中。

如图2所示，轨道涡卷60的板61沿着部分A、B和C具有相同的高度H。当固定涡卷50和轨道涡卷60的制造公差不准确，或者涡片端由于长期使用而被磨损时，在固定涡卷50和轨道涡卷60的各个涡片端与它们接触的相应板51、61之间产生间隙。相应地，制冷剂可能从高压侧压缩腔室泄漏到低压侧压缩腔室，由此降低压缩机性能。

图3是示例性高压型涡卷压缩机的截面视图，并且图4和5分别是截面视图和示出在其不同地点或位置处轨道涡卷的高度的曲线图。

示于图3的示例性高压型涡卷压缩机可以包括形成密封的内部空间的外壳110，以及分别固定到外壳110内部空间的上侧和下侧的主框架120和子框架(示于图1)。固定涡卷150可以联接到主框架120的上表面从而连通气体吸入管道SP。通过接合固定涡卷150的涡片152，具有渐开线涡片162的轨道涡卷160可以执行轨道运动从而可以形成多对压缩腔室P。Oldham环170可被设于轨道涡卷160和主框架120之间从而防止轨道涡卷160旋转。具有定子141和转子142的驱动马达140可以被设置在外壳110中以产生旋转力。

主框架120在其中心处可以包括轴孔121以用于支撑驱动轴143。允许轨道涡卷160的凸起部分163的轨道运动的凸起部分接收凹槽122可以在轴孔121的上端处形成。反压力凹槽123可以在主框架120的上表面的边缘处形成为具有预定深度的凹口。反压力凹槽123可以与轨道涡卷160的后表面一起限定内部容积，并且可以具有环形从而中等压力的制冷剂气体可以被容纳在该内部容积中。

固定涡卷的渐开线涡片152可以具有与轨道涡卷160的渐开线涡片162相同的高度和宽度从而一对压缩腔室P可以在板151的下表面、板161的上表面，和涡片152、162之间形成。用于接收气体吸入管道SP的进口153可以设于板151的一侧处，并且出口154可以设于板151的中心从而从最后的压缩腔室将被压缩的制冷剂排放到外壳110中。固定涡卷150的板151的下表面可以设置在与涡片152的端部相同的平面上从而其外表面可以与轨道涡卷160的板161的上表面一起形成推力支承表面(TS)。

如上所述，渐开线涡片162设置在板161的上表面处，涡片162具有与涡片152相同的高度和宽度并且通过其与固定涡卷150的涡片152的接合执行轨道运动。这允许压缩腔室P的内部容积朝向涡卷中心被逐渐降低。

如图4所示，基于在板161上的径向位置，轨道涡卷160的板161的上表面具有不同的高度。如图4和5所示，在轨道涡卷160的板161的上表面的各个部分中，最外压缩腔室A可具有最大的总体容积和最高的高度(H_A)。同样地，位于轨道涡卷160的压缩腔室P的中间部分处的最后的压缩腔室B可具有最小的总体容积和低于高度H_A的高度(H_B)。在某些实施例中，由于在操作期间在涡片中的温差，基于热膨胀特性，在最外压缩腔室A的高度(H_A)和最后的压缩腔室B的高度(H_B)之间的差异可以大致在涡片高度的大致5/10000～10/10000的范围中。

在压缩腔室P外部的轨道涡卷160的板161的部分C可以具有在最外压缩腔室A的高度(H_A)和最后的压缩腔室B的高度(H_B)之间的高度(H_C)。相应地，可以防止制冷剂通过在固定涡卷150和轨道涡卷160之间，以及在涡片152和涡片162之间形成的推力支承表面(TS)的过量泄漏。在某些实施例中，在最外压缩腔室A的高度(H_A)和压缩腔室外部的板161的部分C的高度(H_C)之间的差异可以在大致0.003～0.03mm的范围中，并且，在可选实施例中，可以小于或者等于或者小于大致0.02mm。

注意到如在这里使用的术语“高度”可以描述当在截面中示出时，在具体径向位置处，从其中一个涡卷的最上表面到其最低表面的总体距离。同样地，该术语也可被用于描述当在截面中示出时，在具体位置处，其中一个板从最上表面到相应的最低表面测得的厚度。类似地，该术语也可被用于描述当在截面中示出时其中一个涡片从远端到邻近其相应板的相对端测得的长度。

现在描述根据如在这里广义描述的实施例的高压型涡卷压缩机的操作。

当向驱动马达140的线圈80供电时，驱动轴143旋转，引起轨道涡卷160轨道运动预定的偏心距离。当轨道涡卷160在固定涡卷150中逐渐移动时，形成多对压缩腔室P，该腔室朝向涡卷中心具有降低的容积。制冷剂被吸入涡卷中，在腔室中被压缩，并且通过出口154排放到外壳110中。该过程被连续地重复。

为了使得压缩机产生理想的冷却能力，固定涡卷150和轨道涡卷160的制造公差应该准确从而固定涡卷150的涡片152和轨道涡卷160的涡片162与板151和161的相应表面形成必要的接触。然而，制造公差的这种精确控制增加了制造成本。而且，随着时间，由于压缩机的连续操作，固定涡卷150的涡片152和轨道涡卷160的涡片162可被磨损，因此产生间隙，制冷剂通过该间隙可能从高压侧压缩腔室泄漏到低压侧压缩腔室。

为了解决该问题，如图3-5所示，在开始驱动压缩机时，形成吸入侧的轨道涡卷160的最外压缩腔室A的板161的底表面首先接触固定涡卷150的涡片152，由此防止制冷剂泄漏。然后，制冷剂在压缩腔室中被压缩。相应地，即使固定涡卷150和轨道涡卷160的制造不精确或者压缩机被长期使用，防止了制冷剂沿着轴方向的泄漏。

如图6所示，在开始驱动压缩机时，仅有最外压缩腔室A的底表面(由轨道涡卷160的板161形成)与固定涡卷150的最外涡片152a的端部形成紧密接触，由此密封最外压缩腔室A。如图7所示，在操作期间，当固定涡卷150的最外涡片152a接触最外压缩腔室A的底表面时，最外涡片152的端部可被磨损。

为了解决该问题，利用通过驱动轴143吸入的油，排放压力可被施加到板161的下表面的中心，并且中等水平的压力可被施加到形成反压力凹槽123的一部分的板161的下表面的外部。相反，可在最后的压缩腔室B处向板161的上表面的中心供给排放压力，并且利用通过进口153吸入的制冷剂向板161的外部上表面供给吸入压力。这些压力差引起位于轨道涡卷160的涡片162外部的板161的上表面接触位于固定涡卷150的吸入腔室外部的板151的下表面，由此在它们之间形成推力支承表面(TS)并且防止最外涡片152a被磨损以及随之制冷剂发生泄漏。

如图8所示，在操作期间最后的压缩腔室B经历增加的压力和温度。结果，最后的涡片152b被热膨胀，使得最后的涡片152b接触最后的腔室B的下表面(由板161的上表面形成)。相应地，可以防止制冷剂从最后的压缩腔室B泄漏到外部压缩腔室，该腔室具有比最后的压缩腔室B更低的压力。

现在解释根据第二实施例的涡卷压缩机。在第一实施例的涡卷压缩机中，轨道涡卷160的厚度，并且具体地，板161的厚度和/或涡片162的长度可以改变。然而，在示于图9的涡卷压缩机中，轨道涡卷160的厚度，并且具体地，涡片162的长度是基本一致的，而与沿着板161的径向位置无关。相反，固定涡卷150的厚度，并且具体地板151的厚度和/或涡片152的长度基于沿着板151的径向位置改变。

根据第三实施例的涡卷压缩机示于图10。在第三实施例中，固定涡卷150的涡片152和轨道涡卷160的涡片162具有不同的长度，每一个均基于沿着相应涡卷位置的径向位置。虽然没有详细示出，能够基于这种位置以不同高度构造固定涡卷150的涡片152或轨道涡卷160的涡片162。

在示于图9的第二实施例中，固定涡卷150的涡片152延伸到在形成推力支承表面(TS)的涡卷150的涡片152外部板151的长度。然而，固定涡卷150的部分可以具有不同的高度，并且具体地，基于沿着板151的径向位置涡片152的长度可以不同。例如，如图9所示，固定涡卷150的板151的高度可以在中间压缩腔室A处最高，并且在右和左压缩腔室B和C处可以相同。在某些实施例中，在中间压缩腔室A和右与左压缩腔室B和C之间的板151的高度差(t2)可以等于或大于在轨道涡卷160的板161和固定涡卷150的涡片152外部的板151之间的间隙(t1)。用于压缩腔室A、B和C的其它高度组合也可以是适当的。

在示于图10的第三实施例中，固定涡卷150的板151和轨道涡卷160的板161具有基本相同的高度。然而，固定涡卷150的涡片152基于径向位置具有不同的高度。例如，固定涡卷150的涡片152的高度可以在中间压缩腔室A和内部压缩腔室B处最高，并且在压缩腔室C处较低。在固定涡卷150的板151的压缩侧和轨道涡卷160的涡片162的端部之间的间隙(t2)可以大于或等于在轨道涡卷160的板161和形成推力支承表面(TS)的固定涡卷150的压缩腔室外部的板151之间的间隙(t1)。在某些实施例中，仅有轨道涡卷150的涡片152可具有不同的高度，或者固定涡卷150的涡片152和轨道涡卷160的涡片162均具有不同的高度。在涡片之间的高度差可以与关于第一实施例所述的那样设定。其它高度差也可以是适当的。

参考图9和10，“t1”表示在第二次相互接触时在固定涡卷150和轨道涡卷160之间的间隙，并且“t2”表示在第三次相互接触时它们之间的间隙。其细节是基于示于图6到8中的顺序。根据第二和第三实施例的涡卷压缩机的效果类似于关于第一实施例所述，并且因此省略进一步的详细解释。

由于涡卷的每一个的涡片或板可以具有不同的高度，能够防止在涡片的端部和相对的板之间的间隙，即使在制造固定涡卷150和轨道涡卷160期间公差控制不准确或者压缩机被长期操作。相应地，可以提高压缩机性能。

而且，即使当轨道涡卷的板的边缘由于不同压力被施加于此而弯曲时，可以避免在轨道涡卷的推力支承表面和固定涡卷的推力支承表面之间的过度接触和/或摩擦。这可防止由于摩擦区域的增加而引起的摩擦损失。因为推力支承表面用作控制杆，可以防止由于在涡片的端部和相对板之间的分离而引起的制冷剂泄漏。

用于如在这里体现和广义描述的涡卷压缩机的涡卷构造具有很多应用，其中要求对流体进行压缩。这些应用可以包括，例如，空调和制冷应用。在图11中示出这样的一种示例性应用，其中如在这里体现和广义描述的压缩机1110被安装在冷冻机/制冷器1100中。在美国专利7,082,776、6,995,064、7,114,345、7,055,338和6,772,601中详细讨论了在这种类型的冷冻机中的压缩机的安装和功能，其整体通过引用而被结合在这里。

在图12中示出另一这种示例性应用，其中如在这里体现和广义描述的压缩机1210安装在空调1200的室外单元中。在美国专利7,121,106、6,868,681、5,775,120、6,374,492、6,962,058、6,951,628、和5,947,373中详细讨论了在这种类型的空调中的压缩机的安装和功能，其整体通过引用而被结合在这里。

在图13中示出另一这种示例性应用，其中如在这里体现和广义描述的压缩机压缩机1310安装在单独的、集成的空调单元1300中。在美国专利7,032,404、6,412,298、7,036,331、6,588,288、6,182,460和5,775,123中详细讨论了在这种类型的空调中的压缩机的安装和功能，其整体通过引用而被结合在这里。

一个目的在于提供一种涡卷压缩机，它能够防止制冷剂在固定涡卷和轨道涡卷的各个涡片端和板之间泄漏，即使固定涡卷和轨道涡卷具有低加工精度或者其各个涡片端被磨损。

为了实现这些和其它优点并且根据如在这里广义描述的实施例的目的，提供一种涡卷压缩机，包括：固定地联接到外壳内部的框架；固定涡卷，它固定地联接到框架，并且在板的下表面处具有涡片；以及轨道涡卷，它在板的上表面处具有涡片，并且通过接合固定涡卷的涡片执行轨道运动从而压缩腔室可以具有降低的容积，其中固定涡卷和轨道涡卷的至少一个的板或涡片根据各个位置具有不同的高度。

为了实现这些和其它优点并且根据如在这里广义描述的实施例的目的，提供一种涡卷压缩机，包括：固定地联接到外壳内部的框架；固定涡卷，它固定地联接到框架，并且在板的下表面处具有涡片；以及轨道涡卷，它在板的上表面处具有涡片，并且通过接合固定涡卷的涡片执行轨道运动从而压缩腔室可以具有降低的容积，其中固定涡卷或轨道涡卷的至少一个的涡片根据各个位置具有不同的高度。

在该说明书中对“一个实施例”、“示例性的”、“示例实施例”、“某个实施例”、“可选实施例”等的引用意味着结合实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在如在这里广义描述的至少一个实施例中。这种短语在该说明书中不同位置中的出现并不必定都是引用相同的实施例。而且，当结合任何实施例描述具体特征、结构或特性时，认为在本领域技术人员的范围中能够结合其它实施例实现这种特征、结构或特性。

虽然已经参考其多个示意性实施例描述了实施例，应该理解，本领域技术人员能够设计出属于本公开的原理的精神和范围中的多种其它修改和实施例。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围中，在主体组合布置的构件和/或布置中能够做出多种改变和修改。除了在构件和/或布置中的改变和修改，本领域技术人员也清楚可替代的使用。

Claims

1.一种压缩机，包括：

联接到外壳内部的框架；

联接到框架的第一涡卷，其中第一涡卷包括第一板和从第一板下表面延伸的第一涡片；以及

包括第二板和从第二板上表面延伸的第二涡片的第二涡卷，其中该第二涡卷被构造成接合第一涡片从而在它们之间形成空间，其中第二涡卷被构造成关于第一涡卷执行轨道运动从而在它们之间形成的空间的容积逐渐降低以形成压缩空间，并且其中根据压缩空间的路径，第一涡卷的所述第一板的厚度或第二涡卷的所述第二板的厚度基于沿其相应板的径向位置逐渐改变，

其中在压缩空间中的第一涡卷的第一板的一部分的厚度或第二涡卷的第二板的一部分的厚度小于它在压缩空间外部的厚度。

2.一种压缩机，包括：

联接到外壳内部的框架；

其中压缩空间包括第一压缩腔室和第二压缩腔室，其中第一压缩腔室的容积大于第二压缩腔室的容积，并且其中在第一和第二压缩腔室外部的第一涡卷的第一板的一部分的厚度或第二涡卷的第二板的一部分的厚度小于它在第一压缩腔室中的厚度，并且大于它在第二压缩腔室中的厚度。

3.一种压缩机，包括：

联接到外壳内部的框架；

包括第二板和从第二板上表面延伸的第二涡片的第二涡卷，其中该第二涡卷被构造成接合第一涡片从而在它们之间形成空间，其中第二涡卷被构造成关于第一涡卷执行轨道运动从而在它们之间形成的空间的容积逐渐降低以形成压缩空间，并且其中根据压缩空间的路径，第一涡卷的所述第一板的厚度或者第二涡卷的所述第二板的厚度基于沿其相应板的径向位置逐渐改变，

其中压缩空间包括第一压缩腔室和第二压缩腔室，其中第一压缩腔室的容积大于第二压缩腔室的容积，并且其中位于第一压缩腔室中的第一涡卷的第一板的厚度或第二涡卷的第二板的厚度大于它在第二压缩腔室中的厚度。

4.根据权利要求1至3中任一项的压缩机，其中外壳的内部被供给排放压力。

5.根据权利要求1至3中任一项的压缩机，其中第一涡卷是构造成固定到外壳内部的固定涡卷，并且第二涡卷是轨道涡卷。

6.一种压缩机，包括：

联接到外壳内部的框架；

第一涡卷，联接到框架并且在第一板的下表面处具有第一涡片；和

第二涡卷，在第二板的上表面处具有第二涡片，其中第一和第二涡片被构造成当第二涡片关于第一涡片执行轨道运动时相接合从而在它们之间形成的压缩空间具有连续降低的容积，并且其中根据压缩空间的路径，第一涡片或第二涡片的至少一个的高度基于沿其相应板的径向位置而逐渐改变，

其中在压缩空间中的第一或第二涡片中的一个的高度大于它在压缩空间外部的高度。

7.一种压缩机，包括：

联接到外壳内部的框架；

其中在压缩空间外部的第一或第二板的一个的厚度小于它在压缩空间的第一部分中的厚度，并且大于它在压缩腔室的第二部分中的厚度。

8.根据权利要求7的压缩机，其中压缩空间的第一部分的容积大于压缩空间的第二部分的容积。

9.根据权利要求8的压缩机，其中在压缩空间第一部分处的第一或第二涡片的高度大于它在压缩空间第二部分处的高度。

10.根据权利要求6或7的压缩机，其中外壳的内部被供给排放压力。

11.根据权利要求6或7的压缩机，其中压缩机被用于需要压缩流体的器具中。