CN101749234A - 涡旋式压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡旋式压缩机,其能够在较大的运转范围内减少回旋涡盘和固定涡盘的卷板之间的泄漏及机械损失,并且缩短运转上升时间。该涡旋式压缩机(50)在密闭容器(1)内具备:压缩机构部(2),其具有固定涡盘(3)及回旋涡盘(4);电动机,其经由曲轴(6)驱动回旋涡盘(4)。在回旋涡盘(4)的背面侧设置有推力环(30),在推力环(30)的背面侧设置有环形背压室(20),在密闭容器(1)内设置有贮存润滑油的贮油部(10),并且设有由曲轴(6)的旋转来供给贮油部(10)的润滑油的供油机构。由供油机构供给的润滑油被导入环形背压室(20),从而按压推力环(30)。

Description

涡旋式压縮机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种涡旋式压縮机,特别是优选在制冷装置用、空调装置用以及空气、
氮气等气体压縮用的涡旋式压縮机。 背景技术
[0002] 当前,已知一种涡旋式压縮机,其在密闭容器的内部配置了具有固定涡盘与回旋 涡盘的压縮机构部以及使该回旋涡盘回旋驱动的电动机。在该涡旋式压縮机中,回旋涡盘 借助压縮室的压力而承受向固定涡盘远离方向的力,从而存在固定涡盘和回旋涡盘之间的 制冷剂泄漏增加的可能性。
[0003] 因此,在低压箱式涡旋式压縮机中,提出了以下技术:为了抑制固定涡盘和回旋涡 盘之间的制冷剂的泄漏,通过在回旋涡盘的背面侧配置推力环,将压縮过程的制冷剂气体 向设置于该推力环的背面侧的环形背压室内导入,使推力环向回旋涡盘侧挤压,从而将回 旋涡盘推压于固定涡盘。作为该例子,举出了例如日本特开2008-38749号公报(专利文献 1)的涡旋式压縮机。
[0004] 另外,在高压箱式涡旋式压縮机中,提出了以下技术:为了抑制固定涡盘和回旋涡
盘之间的制冷剂的泄漏,通过在回旋涡盘的背面侧配置推力环,将密闭容器内的排出压力
的制冷剂气体向设置于该推力环的背面侧的环形背压室内导入,使推力环向回旋涡盘侧挤
压,从而将回旋涡盘推压于固定涡盘。作为该例子,举出了例如日本特开2007-138828号公
报(专利文献2)的涡旋式压縮机。
[0005] 专利文献1 :日本特开2008-38749号公报
[0006] 专利文献2 :日本特开2007-138828号公报
[0007] 在专利文献1、2的涡旋式压縮机中,为了在所有的运转条件下将回旋涡盘向固定 涡盘按压而防止泄漏,需要与回旋涡盘的高速运转时相应地将环形背压室的压力设置成较 高。因此,在回旋涡盘的按压力不需要那么大的低速运转时,回旋涡盘的按压力增大,导致 产生回旋涡盘和固定涡盘的巻板之间的机械损失增加这样的问题。
[0008] 另外,在专利文献2的涡旋式压縮机中,如果不是高压箱式,会有无法向推力环背 面侧的环形背压室导入排出压力的制冷剂气体这样的限制。并且,在专利文献2的涡旋式 压縮机中,由于将密闭容器的内部空间的排出压力的制冷剂气体导入环形背压室,所以从 运转开始至密闭容器的内部空间的排出压力上升为止需要很长的时间,导致产生向稳定运 转转移为止的时间即运转上升时间增长这样的问题。
发明内容
[0009] 本发明的目的,在于提供一种涡旋式压縮机,其能够在较大的运转范围内减少回
旋涡盘和固定涡盘的巻板之间的泄漏及机械损失,并且能够縮短运转上升时间。
[0010] 为了实现所述目的,在本发明的涡旋式压縮机中,其在密闭容器内具备具有固定
涡盘及能够向该固定涡盘沿轴向移动的回旋涡盘的压縮机构部、经由曲轴驱动上述回旋涡
3盘的电动机,在上述回旋涡盘的背面侧设有推力环,在上述推力环的背面侧设有环形背压 室,在上述密闭容器的内部空间设有贮存润滑油的贮油部,并且设有由上述曲轴的旋转来 供给上述贮油部的润滑油的供油机构,其中,将由上述供油机构供给的润滑油导入上述环 形背压室,从而按压所述推力环。
[0011] 这种本发明的更优选的具体构成如下所述: [0012] (1)所述密闭容器的内部空间被保持为吸入压力。 [0013] (2)设有抑制上述环形背压室的压力上升的液压控制阀。
[0014] (3)上述供油机构具备通过所述曲轴而被旋转的供油泵、连通该供油泵与上述环 形背压室的供油通路。
[0015] (4)上述曲轴经由设置在机架上的主轴承而被轴支承,上述推力环配置成将其与 回旋涡盘相反的一侧收容在设置于上述机架的环形槽内,上述环形背压室由上述推力环的 背面侧的上述环形槽内的空间而形成,上述供油通路包括以与上述供油泵连通的方式而设 置于上述曲轴的供油孔、以将该供油孔与上述环形背压室连通的方式而设置于上述机架的
连通孑L。
[0016] (5)设有连通设置于上述机架的供油孔和上述密闭容器的内部空间的通路,并且 在该通路内设有抑制上述环形背压室的压力上升的液压控制阀。
[0017] 根据这种结构的本发明的涡旋式压縮机,能够在较大的运转范围内减少回旋涡盘 和固定涡盘的巻板(lap)之间的泄漏及机械损失,并且能够縮短运转上升时间。
附图说明
[0018] 图1是本发明的一个实施方式的涡旋式压縮机的纵剖视图。 [0019] 图2是图1的涡旋式压縮机的运转停止时的推力环部的放大图。 [0020] 图3是图1的涡旋式压縮机的运转时的推力环部的放大图。 [0021] 图4是图1的推力环的单体状态的纵剖视图。 [0022] 图5是图4的推力环的俯视图。
[0023] 图6是图1的涡旋式压縮机的中间压控制阀部的放大图。
[0024] 图中:l-容器,2-压縮机构部,3-固定涡盘,3a-台板,3b-涡盘巻板,3c-排出孑L 3d-固定螺栓,4-回旋涡盘,4a-台板,4b-涡盘巻板,4c-轮毂部,5-欧氏环,6-曲轴,6a-主 轴部,6b-偏心销部,7-回旋轴承,8-电动机,9-机架,9a-环形槽,10-贮油部,11-吸入管, 12-排出管,14-供油泵部,14a-供油泵,14b-泵壳体,16-副轴承部,16a_副轴承,16b_副 轴承壳体,16c-副轴承支承构件,17-供油孔,18-中间压室,19-连通孔,20-环形背压室, 21-中间压控制阀,22-压縮室,30-推力环,40-液压控制阀,50-涡旋式压縮机。
具体实施方式
[0025] 下面,利用图1至图6说明本发明的一个实施方式的涡旋式压縮机。图1是本实 施方式的涡旋式压縮机的纵剖视图,图2是图1的涡旋式压縮机的运转停止时的推力环部 的放大图,图3是图1的涡旋式压縮机的运转时的推力环部的放大图,图4是图1的推力环 的单体状态的纵剖视图,图5是图1的推力环的单体状态的纵剖视图,图6是图1的涡旋式 压縮机的中间压控制阀部的放大图。本实施方式的涡旋式压縮机50作为制冷装置用、空调装置用以及空气、氮气等气体压縮用的涡旋式压縮机使用。
[0026] 涡旋式压縮机50构成为,利用曲轴6连结压縮机构部2和电动机8,并将这些收容 在密闭容器l内。
[0027] 密闭容器1包括:纵长的圆筒部la、堵塞该圆筒部la的上下表面的盖部lb、lc。 密闭容器1的内部空间被保持为吸入压力。在密闭容器1的底部形成有贮存润滑油的贮油 部10。压縮机构部2配置在密闭容器1内的上部,电动机8配置在密闭容器1内的下部,曲 轴6垂直地配置于密闭容器1内的中心部。
[0028] 压縮机构部2具备固定涡盘3和回旋涡盘4,从而对作为工作流体的制冷剂气体进 行压縮。
[0029] 固定涡盘3具备:台板3a和立设在该台板3a上的涡盘巻板3b。在固定涡盘3的 周缘部具有吸入口 3d,在固定涡盘3的中央部具有排出孔3c。固定涡盘3由固定螺栓3d 固定在机架9上。
[0030] 回旋涡盘4具备:台板4a、立设在该台板4a上的涡盘巻板4b以及轮毂部4c。固 定涡盘3和回旋涡盘4分别与涡盘巻板3b和4b啮合,从而形成压縮室22。外部的制冷循 环的低压的制冷剂气体通过吸入管11而被吸入密闭容器1内,通过吸入口 3d而被吸入压 縮机构部2,并且,在压縮室22中被压縮。
[0031] 在轮毂部4c的内部设置有回旋轴承7,曲轴6的偏心销部6b插入该回旋轴承7 中。通过偏心销部6b偏心旋转,使回旋涡盘4进行回旋运动。
[0032] 在固定涡盘3的下侧配置有机架9。该机架9固定在密闭容器1中。在机架9和 固定涡盘3之间,可回旋且可向固定涡盘沿轴向移动地配置有旋回螺旋体4。在机架9的中 央孔内设置有主轴承61、62。
[0033] 在机架9上,在将回旋涡盘4的背面侧的中间压室18和密闭容器1的内部空间连 通的孔内设置有中间压控制阀21。利用中间压控制阀21,能够使中间压室18的压力保持 在吸入压力和排出压力的中间的压力(中间压力)。在回旋涡盘4的背面构成的中间压室 18由回旋涡盘4和推力环30围成的空间而形成。
[0034] 在机架9的上表面设置有用于形成环形背压室20的环形槽9a,并且配置有推力环 30。推力环30以其上表面与回旋涡盘4的背面抵接的方式配置。推力环30配置成将其与 回旋涡盘相反的一侧收容在环形槽9a内,由此,使推力环30的背面侧的环形槽9a内的空 间形成为环形背压室20。
[0035] 在机架9内设置有液压控制阀40,其抑制环形背压室20的压力上升。 [0036] 欧氏环5配置在回旋涡盘4和机架9之间,防止回旋涡盘4在回旋运动时的自转。 [0037] 电动机8具备转子8a和定子8b,并经由曲轴6驱动压縮机构部2。电动机8位于 压縮机构部2的机架9和对曲轴6的下部轴支承的副轴承16之间。转子8a固定在曲轴6 的中央部。定子8b配置在转子8a的周围,并固定于密闭容器1。
[0038] 曲轴6具备主轴部6a及偏心销部6b,该曲轴6连结压縮机构部2及电动机8,并 且具有向各滑动部供给润滑油的供油孔。
[0039] 主轴部6a上下贯通电动机8及机架9而延伸,该主轴部6a支承在主轴承61 、62 及副轴承16a,并且固接着转子8a。在主轴部6a及偏心销部6b的中央部设有沿上下贯通 的供油孔17。在主轴部6a上设有从该供油孔17分别向主轴承61、62及副轴承16a延伸的供油孔63、64、65。
[0040] 偏心销部6b以使从突出至机架9的更上方的主轴部6a的上端部向上方延伸的方
式而设置。如上所述,该偏心销部6b插入在回旋轴承7内,回旋驱动回旋涡盘4。
[0041] 向电动机8的更下方突出的主轴部6a的下部由副轴承部16来支承。从而,由主
轴承61 、62支承主轴部6a的上部,由副轴承部16轴支承主轴部6a的下部,曲轴6可以稳
定地旋转。
[0042] 副轴承部16包括:轴支承主轴部6a的副轴承16a ;保持该副轴承16a的副轴承壳 体16b ;支承该副轴承壳体16b的副轴承支承构件16c。副轴承支承构件16c固定在密闭容 器l中。
[0043] 在曲轴6的下端部设置有供油泵部14。该供油泵部14包括供油泵14a与泵壳体 14b。供油泵部14被支承在副轴承壳体16b上,从而浸渍于在贮油部10中贮存的润滑油中。 [0044] 如果起动涡旋式压縮机,使电动机8运转而使回旋涡盘4旋转,则从吸入管11吸 入制冷循环中的制冷剂气体,通过由固定涡盘3和回旋涡盘4构成的压縮机构部2的压縮 室4来压縮制冷剂气体。低温、低压的吸入制冷剂气体变成高温、高压的压縮制冷剂气体, 向排出罩24内排出之后,从排出管12排出至外部的制冷循环中。
[0045] 此处,由于排出气体经由排出罩24从直接排出管12排出,所以作为密闭容器1的 内部空间的制冷机贮油部10内的压力成为与吸入压力相同的低压。这样,作为采用所谓 低压箱式以使密闭容器1内成为吸入压力的情况,可以举出将可燃气体作为工作流体的情 况。例如丙烷或丁烷等烃系流体与其相当。这是从安全性的角度出发,为了降低封装在包 括涡旋式压縮机50在内的制冷循环整体的工作流体量,从而能够借助贮油部10的压力降 低来降低溶入润滑油内的工作流体。另外,在如二氧化碳这样的高压区域中使用的工作流 体的情况下,也可以从密闭容器1的安全性出发而使用低压箱式。
[0046] 另一方面,中间压室18内成为吸入压力和排出压力之间的大致中间的压力(中间 压力)。
[0047] 此外,为了抑制压縮机构部2中的过压縮或为了避免压縮机构部2中的液压縮,在 固定涡盘3的齿根设置有旁通阀23及排出孔。
[0048] 另外,如果起动涡旋式压縮机50,则伴随曲轴6的旋转而使供油泵14a旋转。由 此,蓄积在密闭容器1的底部的贮油部10中的润滑油,从在泵壳体14b上设置的润滑油吸 入口而被容积式或离心式供油泵14a吸入,通过设置在曲轴6的轴内的供油孔17,向回旋涡 盘4的轮毂部4c内供给。然后,润滑油通过回旋轴承7的间隙,向中间压室18供油。如果 中间压室18成为设定值以上的压力,则通过使中间压控制阀21打开,使中间压室18内的 润滑油向密闭容器1的内部空间流出而返回贮油部10,从而将中间压室18的压力维持在规 定压力以下。
[0049] 如图6所示,中间压控制阀21构成为,在连结中间压室18和密闭容器1的内部空 间之间的通路内具备被压縮的阀簧21a、阀体21b以及具有贯通孔的阀制动器21c。中间压 室18的压力因供油泵部14的液压而上升,从而通过中间压控制阀21被控制在规定压力以 下。
[0050] 另一方面,润滑油从供油泵部14通过供油孔17及连通孔19而向环形背压室20供 给。连通孔19以连通供油孔17和环形背压室20的方式而设置在机架9上。推力环30利
6用被导入形成于推力环30的背面的环形背压室20的液压而被推上去。此处,为了连通供 油孔17和设置在机架9上的连通孔19,在曲轴6上沿半径方向开设有横孔41。设置在机 架9上的连通孔19为了降低流体损失,而成为与供油孔17及横孔41的孔面积大致相等。 利用曲轴6的旋转,将贮油部10的润滑油供给至环形背压室20的供油机构包括:供油泵部 14、曲轴6上的供油孔17、横孔41以及机架9上的连通孔19。
[0051] 推力环30支承回旋涡盘4的台板4a的背面,承受环形背压室20的液压,将回旋 涡盘4向固定涡盘3侧按压。
[0052] 在涡旋式压縮机50的运转停止时,如图2所示,由于在环形背压室20中不产生液
压,所以推力环30进入设置在机架9上的环形槽9a内很深,回旋涡盘4和固定涡盘3脱离。
在涡旋式压縮机50的运转时,如图3所示,由于环形背压室20中产生液压,所以形成于推
力环30的背面的环形背压室20内的压力上升,回旋涡盘4被按压于固定涡盘3。
[0053] 在设置于机架9上的连通孔19内安装有液压控制阀40,将环形背压室20控制在
规定压力以下。
[0054] 如图4所示,在推力环30的内周缘及外周缘分别设置有作为密封构件的0形环 31a、31b,经由该0形环31a、31b得以确保推力环30和机架9的环形槽之间的气密性。 [0055] 如图5所示,在推力环30的上表面沿半径方向设置有油槽32,以保持推力环30和 回旋涡盘4的台板面的润滑,使中间压室18和外周室33的压力保持相同。向外周室33供 给的润滑油与吸入压縮机构部2的制冷剂一起供给至压縮机构部2内,执行各个涡盘3、4 之间的润滑。
[0056] 在本实施方式中,在密闭容器1内具备具有固定涡盘3及回旋涡盘4的压縮机构 部2和回旋驱动回旋涡盘4的电动机8,并具备这样的功能,即将回旋涡盘4可向固定涡盘 3沿轴向自由移动地支承,将推力环30设置在回旋涡盘4的背面,经由推力环30将回旋涡 盘4向固定涡盘3按压的功能,其中,将来自供油泵14a的液压导入推力环30的环形背压 室20中,经由推力环30按压回旋涡盘4。由此,虽然在现有技术中,在中间压力上升之前无 法向稳定运转转移,但在本实施方式中,即使在中间压力上升之前,只要推力环30的背压 的环形背压室20的压力上升,就能够借助推力环30使回旋涡盘4从刚起动后即向固定涡 盘3侧移动。从而,可以在更短的时间内向正常运转转移,可以縮短运转上升时间。 [0057] 另外,环形背压室20的压力与中间压室18相比为高压。即,其原因在于,中间压 室18的压力由于润滑油通过回旋涡盘4的回旋轴承7的间隙时的压力损失而下降,与其相 对,通过经由与向回旋轴承7供油的曲轴6的供油孔17面积相等的连通孔19,而使环形背 压室20的压力上升,向环形背压室20的供油路径中的压力损失的下降减少。另外,由于能 够减少因润滑油通过回旋轴承7的间隙造成的压力损失部分,所以可以使供油泵14与这些 部分相对应地小型化,从而可以减少输入。
[0058] 另外,为了减少涡盘巻板之间的泄漏,考虑在回旋涡盘4的端板上表面及回旋滑 动面或齿顶面上附着由磷酸锰被膜等生成的磨合层。这种情况下,实施磨合运转,不过,在 由中间压室18的中间压力产生的向回旋涡盘4的按压力的基础上,还施加有由环形背压室 20的压力产生的向回旋涡盘4的按压力,因此,可以縮短磨合运转需要的时间。 [0059] 另外,由于被供油泵部14升压的润滑油生成推力环30的背压,所以低速运转时的 背压下降,高速运转时的背压增加,由此,能够设定为适合各种运转时的背压。并且,在推力环30的背压即环形背压室20的压力异常上升的情况下,通过机架9上的连通孔19中设置 的液压控制阀40,将环形背压室20的压力控制在规定压力以下。如图2及图3所示,液压 控制阀40与压力调整阀21同样,具备阀簧、阀体以及具有贯通孔的阀制动器。 [0060] 另外,在现有的高压箱式涡旋式压縮机中,在推力环的背压使用排出压的情况下, 由于排出压较大时限制推力环的背压,所以在推力环中需要夹持控制机构。作为该夹持控 制机构,采用了在推力环中设置与回旋涡盘的端板厚度相同高度的突起部的结构,但存在 尺寸管理困难的课题。在本实施方式中,由于能够由基于供油泵部14的液压来控制推力环 30的背压,并且设有液压控制阀40来控制推力环30的背压,因此,不需要对于推力环30的 夹持控制机构。另外,不需要进行推力环30和回旋涡盘4的尺寸管理,因此,易于装配。 [0061] 如上述说明,根据本实施方式,通过在推力环30的背面供给基于供油泵部14的润 滑油,可以縮短运转上升时间。另外,通过将基于供油泵部14的润滑油导入推力环30的背 面,可以设定与旋转速度相应的背压,从而能够降低低速运转时的涡盘巻板齿顶间的机械 损失。并且,通过将基于供油泵部14的润滑油经由设置在机架9上的连通孔19而导入推 力环30的背面,与经由回旋涡盘4的回旋轴承7的间隙将润滑油导入推力环30的背面的 情况相比,可以减少压力损失,从而可以减少供油泵部14的电力消耗。

Claims (6)

  1. 一种涡旋式压缩机,其中,在密闭容器内具备:具有固定涡盘及能够向该固定涡盘沿轴向移动的回旋涡盘的压缩机构部、经由曲轴驱动所述回旋涡盘的电动机,在所述回旋涡盘的背面侧设有推力环,在所述推力环的背面侧设有环形背压室,在所述密闭容器的内部空间设有贮存润滑油的贮油部,并且设有由所述曲轴的旋转来供给所述贮油部的润滑油的供油机构,所述涡旋式压缩机的特征在于,将由所述供油机构供给的润滑油导入所述环形背压室,从而按压所述推力环。
  2. 2. 根据权利要求l所述的涡旋式压縮机,其特征在于, 所述密闭容器的内部空间被保持为吸入压力。
  3. 3. 根据权利要求1或2所述的涡旋式压縮机,其特征在于, 设有抑制所述环形背压室的压力上升的液压控制阀。
  4. 4. 根据权利要求2所述的涡旋式压縮机,其特征在于,所述供油机构具备:通过所述曲轴而被旋转的供油泵、将该供油泵与所述环形背压室连通的供油通路。
  5. 5. 根据权利要求4所述的涡旋式压縮机,其特征在于, 所述曲轴经由设置在机架上的主轴承而被轴支承,所述推力环配置成将其与回旋涡盘相反的一侧收容在设置于所述机架的环形槽内, 所述环形背压室由所述推力环的背面侧的所述环形槽内的空间形成,所述供油通路包括:以与所述供油泵连通的方式而设置于所述曲轴的供油孔、以将该供油孔与所述环形背压室连通的方式而设置于所述机架的连通孔。
  6. 6. 根据权利要求5所述的涡旋式压縮机,其特征在于,设有连通设置于所述机架的供油孔和所述密闭容器的内部空间的通路,并且在该通路 内设有抑制所述环形背压室的压力上升的液压控制阀。
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