CN101802408A - 具有停机阀的压缩机 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机，包括壳体、压缩机构以及排出阀组件，所述压缩机构支撑在所述壳体的吸气压力区内并包括与所述排放室连通的排放出口。所述排出阀组件包括阀构件、阀止挡件以及连通构件，所述阀止挡件包括贯穿的开口，所述连通构件限定流体通道并从所述阀止挡件朝向所述排放室的所述排放出口延伸到所述排放室内，以在所述阀止挡件的所述开口与所述阀止挡件的下游位置之间提供流体连通。

Description

具有停机阀的压缩机
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年9月9日提交的美国专利申请No.12/207,089，于2007年9月11日提交的美国临时申请No.60/993,451，60/993,452，60/993,464及60/993,465，以及于2008年3月20日提交的美国临时申请No.61/038,162的优先权。以上各个申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及压缩机，更具体地，涉及压缩机中的回流防止设备。
背景技术
本节提供了涉及本公开的背景信息，其并非一定是现有技术。
在涡旋压缩机工作期间，由于涡旋构件的绕动，气体被压缩加压。在压缩机停机期间，加压气体具有回流到较低压力区的趋势并导致所述涡旋构件反向绕动。涡旋压缩机可包括阀组件以防止所述涡旋构件在停机期间反向转动。然而，即使具有所述阀组件，由于阀关闭的延迟，仍然可能发生一些反向绕动。
发明内容
本节提供了公开的概括总结，而不是其全部范围或所有特征的全部公开。
一种压缩机包括壳体，壳体包括吸入压力区域以及排放室，所述排放室具有排放出口。压缩机构支撑在所述壳体的所述吸入压力区域内并包括与所述排放室连通的排放出口。驱动构件与所述压缩机构接合以在所述压缩机构处于工作状态时提供从所述压缩机构至所述排放室的加压流体流。排出阀组件包括阀构件、阀止挡件以及连通构件，所述阀止挡件包括贯穿的开口，所述连通构件限定流体通道并从所述阀止挡件朝向所述排放室的所述排放出口延伸到所述排放室内以在所述阀止挡件的所述开口与所述阀止挡件的下游位置之间提供流体连通。所述阀止挡件相对于所述壳体固定以限制所述阀构件在第一位置与第二位置之间的移动，所述第一位置在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间提供流体连通，所述第二位置限制所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间的流体连通。所述阀构件当处于所述第一位置时邻接所述阀止挡件并覆于所述开口上。
所述连通构件包括第一端以及第二端，所述第一端固定于所述阀止挡件并包括与所述阀止挡件的所述开口流体连通的第一开口，所述第二端包括大致面向所述排放室的所述排放出口的第二开口。当处于第一位置时，所述阀构件的第一表面与所述第二开口流体连通，所述阀构件的大致与所述第一表面相对的第二表面与来自所述压缩机构的第一流体压力流体连通。当所述压缩机构处于工作状态时，所述第二开口在所述阀止挡件的所述下游位置处与处于第二流体压力的流体流体连通，所述第二流体压力小于所述第一流体压力。所述第二开口大致面向从所述压缩机构的所述排放出口至所述排放室的所述排放出口的流体流的方向。所述第二流体压力是来自流经所述连通构件的所述第二端的流体流在所述第二开口处的局部流体压力。所述连通构件的所述第二端相对于所述排放室的所述排放出口定位以在其间产生流体流约束。所述连通构件的所述第二开口与所述排放室的所述排放出口隔开或者位于所述排放室的所述排放出口内。所述连通构件的所述第二端位于所述排放室的最大流体流速区。
所述压缩机构包括互相啮合地接合的第一涡旋构件及第二涡旋构件。所述第一涡旋构件及第二涡旋构件能够相对于彼此轴向移动。轴承套支撑在所述壳体内并在所述轴承套上进一步支撑所述压缩机构，所述第一涡旋构件能够相对于所述轴承套轴向移动。
所述连通构件包括形成所述流体通道的大致管状主体。所述大致管状主体包括第一端以及第二端，所述第一端固定于所述阀止挡件并且与贯穿所述阀止挡件的所述开口连通，所述第二端大致与所述第一端相对并大致平行于所述排放室的所述排放出口的纵轴延伸。
隔离件将所述吸入压力区域与所述排放室分开，所述阀止挡件固定于所述隔离件。
所述阀止挡件在靠近所述阀止挡件的位置处使所述阀构件的邻接所述阀止挡件的一侧与所述排放室的排放压力隔离。
当处于第二位置时，所述阀构件防止所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间连通。
当所述压缩机构从工作状态切换到非工作状态时，所述连通构件接收来自所述排放室的所述排放出口的流体流。
所述连通构件的纵向范围大于所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间的距离的一半。
所述连通构件在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间大致线性地延伸。
可替代地，所述连通构件还包括弯曲主体，所述弯曲主体在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间延伸。
通过这里提供的说明，其它的应用领域将变得显而易见。应当理解，该说明及特定示例仅出于说明目的而不是想限制本公开的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅说明了选定的实施方式，而不是所有可能的实施方式，并且不是想限制本公开的范围。
图1是根据本公开的压缩机的剖视图；
图2是图1的压缩机的部分剖视图；
图3是图1的压缩机的部分剖视图；
图4是图1所示的阀组件的剖视图；
图5是根据本公开的连通构件与排放接头之间的布置的示意图；
图6是根据本公开的连通构件与排放接头之间的替代布置的示意图；
图7是根据本公开的连通构件与排放接头之间的替代布置的示意图；
图8是图1的压缩机内的气体压力的图解说明；以及
图9是根据本公开的替代压缩机的部分剖视图。
贯穿附图中的几个视图，相应的参考数字指示相应的部件。
具体实施方式
现将参考附图更全面地描述示例实施方式。
下文的描述性质上仅是示例性的而不是想限制本公开、应用及用途。应当理解，在这些附图中，相应的参考数字指示相似的或相应的部件及特征。
本教示适于与多种不同类型的涡旋式或回转式压缩机结合，包括气密机械，开发式驱动机械以及非气密机械。出于说明目的，压缩机10示出为低压侧型气密涡旋式制冷压缩机，也就是，马达及压缩机由气密壳体内的吸气冷却，如图1的垂直剖面所示。
参考图1，压缩机10可包括圆筒形气密壳体12、压缩机构14、密封组件15、主轴承套16、保持组件17、马达组件18、制冷剂排放接头20、排出阀组件21以及吸气入口接口22。气密壳体12可容置压缩机构14、主轴承套16以及马达组件18。壳体12可包括位于其上端的端盖24、横向延伸隔离件26以及位于其下端的基座28。端盖24及横向延伸隔离件26通常可限定排放室30。排放室30通常可形成用于压缩机10的排放消声器。制冷剂排放接头20可在端盖24的开口32处附接到壳体12。吸气入口接头22可在开口34处附接到壳体12。压缩机构14可由马达组件18驱动并由主轴承套16支撑。主轴承套16可以任何期望的方式，如铆接，在多个点处固定到壳体12。
马达组件18通常可包括马达定子36、转子38以及驱动轴40。绕组41可通过定子36。马达定子36可压配合到壳体12内。驱动轴40可由转子38转动地驱动。转子38可压配合到驱动轴40上。
驱动轴40可包括偏心曲柄销42以及上部及下部对重46、48，曲柄销42上具有平面部分44。驱动轴40可包括在主轴承套16的第一轴承52中受到转动轴颈支撑的第一轴颈部分50及在下部轴承套58的第二轴承56中受到转动轴颈支撑的第二轴颈部分54。驱动轴40的下端可包括油泵送同心孔60。同心孔60可与径向向外倾斜且直径相对较小的孔62相连通，孔62延伸到驱动轴40的上端。壳体12的较低的内部可填充有润滑油。同心孔60可与孔62结合提供泵送作用以将润滑流体分配到压缩机10的各个部分。
压缩机构14通常可包括动涡旋64及定涡旋66。动涡旋64可包括端板68，在端板68的上表面具有螺旋形叶片或卷70且在底面具有环形平面止推面72。止推面72可在主轴承套16的上表面上与环形平面止推轴承表面74交接。圆筒形毂76可从止推面72向下伸出并可具有旋转地设置在其内的驱动轴衬78。驱动轴衬78可包括内孔，曲柄销42驱动地设置在其内。曲柄销平面部分44可与驱动轴衬78的内孔的一部分的平面驱动接合以提供径向顺应的驱动布置。
定涡旋66可包括端板80，在端板80的下表面上具有螺旋卷82。螺旋卷82可与动涡旋64的卷70形成啮合接合，由此形成入口袋84、中间袋86、88、90、92以及出口袋94。定涡旋66相对于主轴承套16、壳体12以及动涡旋64可以是轴向可移动的。定涡旋66可包括与出口袋94相连通的排放通道96以及向上开口的凹槽98，凹槽98可通过隔离件26的开口100与排放室30流体连通。
定涡旋66在其上表面可包括环形凹槽106，该环形凹槽106由平行且同轴的内部侧壁108及外部侧壁110限定。环形凹槽106可为定涡旋66提供相对于动涡旋64的轴向偏压，如下所述。更具体地，通道112可延伸穿过定涡旋66的端板80，使凹槽106与中间袋90流体连通。尽管通道112示出为延伸到中间袋90内，但是可以理解，通道112可以可替代地与其它中间袋86、88、92中的任一个相连通。
密封组件15可包括第一及第二密封件138、140。第一及第二密封件138、140可各自包括L型横截面并且可与隔离件26密封接合，如在2008年9月9日提交的美国申请序列号12/207051的“压缩机密封布置”中所描述的，其公开通过引用并入本文。
动涡旋64及定涡旋66通常可由主轴承套16支撑。主轴承套16可包括径向延伸的主体部分162以及从其向上轴向延伸的多个臂164(示出了其中一个臂)，所述径向延伸的主体部分162限定了止推轴承表面74。主轴承套16可压配合并铆接到壳体12中，以相对于壳体12固定主轴承套16。
保持组件17可包括欧氏联轴器182以及保持环186，如在2008年9月9日提交的美国申请序列号12/207072的“具有保持机构的压缩机”中所描述的，其公开通过引用并入本文。欧氏联轴器182可与动涡旋64及定涡旋66接合以防止其间的相对转动。保持环186可限制定涡旋66相对于主轴承套16的轴向位移。
参考图1到图4，排出阀组件21可包括阀壳224、回流连通构件226以及阀构件228。阀壳224可耦合到隔离件26，与其中的开口100相邻。阀壳224可包括阀止挡件230，阀止挡件230具有一系列从其轴向延伸的支腿232并提供了开口100与阀止挡件230之间的轴向偏移。支腿232可绕阀止挡件230周向布置，在其之间设有开口234。支腿232也可周向包围隔离件26中的开口100。阀止挡件230可包括通常由环形脊部238包围的孔236。环形脊部238可轴向地朝向隔离件26延伸并可提供用于与阀构件228接合的减小的表面积，如下所述。
回流连通构件226可包括大致管状构件，其从阀止挡件230朝向排放接头20延伸并在其间形成流体通道。回流连通构件226可在排放通道96与开口32之间大致线性地延伸。可替代地，回流连通构件326可包括弯曲主体，如下所述(图9)。回流连通构件226可包括第一端240和第二端242，第一端240耦合到阀止挡件230并在孔236与回流连通构件226的第二端242之间提供密封的流体连通，第二端242位于阀止挡件230的下游并靠近排放接头20。更具体地，回流连通构件226的纵向范围可大于端盖24中的开口32与压缩机构14的排放通道96之间的距离的一半。回流连通构件226的第二端242可包括向外展开的开口243，其大致面对由排放接头20形成的出口。第二端242可大致平行于由排放接头20限定的开口的纵轴延伸。
在压缩机10工作期间，开口243可大致面向从压缩机构14至排放接头20的流体流的方向。更具体地，在压缩机10工作期间，第二端242可定位于排放室30的最大流体流速区。在压缩机停机期间，开口243可面向与从排放接头20至压缩机构14的流体流的方向大致相反的方向。在压缩机10正常操作期间，回流连通构件226的第二端242可与端盖24及排放接头20配合，通过在第二端242的上游形成流动约束(R)使回流连通构件226的第二端242与压力波动隔离，如下所述。可替代地，或另外地，通过第二端242的流体流速可通过在开口243处形成局部压降而使开口243与压力波动隔离。
排放接头20与回流连通构件226的第二端242之间的关系的第一种、第二种以及第三种示例性布置如仅为图示目的的图5至图7示意性所示，并且简化了压缩机10的实际几何结构。在第一种布置中(图5)，回流连通构件226a的第二端242a可布置在排放室30a内并与排放接头20a的开口隔开一段距离(L1)，大致类似于压缩机10中所示的布置。在这种布置中，从排放室30a至排放接头20a的流动约束(R1)可由流动面积(A1)形成，流动面积(A1)由回流连通构件226a的第二端242a与排放接头20a之间的关系限定。为简单起见，第二端242a的外径(D1a)及排放接头20a的入口的内径(D1b)假设为具有相似的直径(D1＝D1a＝D1b)。于是，流动面积(A1)可基于具有高度(L1)及直径(D1)的圆柱体的表面积公式来计算，A1＝πD1L1。应该理解，第二端242a以及排放接头20a的入口可具有不同的直径，最终的流动面积对应于截头圆锥形的表面积，如在压缩机10中所示。
在第二种布置中(图6)，回流连通构件226b的第二端242b可延伸到排放室30b的外侧并可延伸到排放接头20b内一定距离。于是，约束(R2)可由第二端242b与排放接头20b之间的最小流动面积(A2)限定。在所示的示例中，第二端242b具有外径(D2a)并且排放接头20b具有内径(D2b)。最小流动面积(A2)可由：A2＝π(D2b 2-D2a 2)/4限定。在第三种布置(图7)大致类似于第二种布置。因此，约束(R3)可相似地限定。然而，在第三种布置中，回流连通构件226c的第二端242c可布置在排放室30c的内部。排放接头30c的入口也可延伸到排放室30c内并且回流连通构件226c的第二端242c可延伸到排放接头20c内一定距离以形成大致类似于约束(R2)的约束(R3)。
约束(R，R1，R2，R3)大致可产生相对于排放室30的压降以及压力波动的减少，如下所述。约束(R，R1，R2，R3)可大致为阀构件228提供隔离，如下所述。
阀构件228可布置在排出阀组件21的支腿232内以及阀止挡件230与隔离件26之间。阀构件228通常不与阀壳224及隔离件26直接连接。阀构件228可以基于作用在其上的压力在第一位置与第二位置之间移动。
更具体地，阀构件228可以是盘构件的形式，其具有上表面244及下表面246。上表面244大致面向阀止挡件230，而下表面246大致面向隔离件26。在第一位置(图2)，阀构件228可大致邻接隔离件26并覆于其中的开口100上，防止排放室30与凹槽98之间流体连通。在第二位置(图3)，阀构件228可大致邻接阀止挡件230的环形脊部238，允许凹槽98与排放室30之间流体连通。环形脊部238通常可在阀构件228与阀止挡件230之间提供减少的接触面积，使得阀构件228具有较快的响应时间。在第二位置，由于与阀止挡件230接合，所以阀构件228的上表面244除了来自回流连通构件226提供的排放压力之外大致与排放压力隔离。
更具体地，在压缩机10正常工作期间，由压缩机构14提供的排放气体的压力(P0)根据驱动轴40的转动位置而变化。压力(P0)大致可在上限与下限(P0max，P0min)之间变化。排放室30内的排放气体的压力(P1)在压缩机构14的工作期间也是变化的，因为排放气体是通过压缩机构14直接提供到排放室30。然而，排放室30的体积大致可阻尼压缩机构14提供的压力波动。另外，由于系统损失，排放室30中的平均压力(P1AVG)大致可小于压缩机构14提供的排放气体的平均压力(P0AVG)。由于约束(R)的阻尼作用，约束(R)下游的压力(Pd)可较压力(P1)经历更小程度的波动。另外，约束(R)下游的平均压力(PdAVG)可小于平均压力(P0AVG，P1AVG)。
阀构件228的上表面244受到压力(Pd)，因此使得阀构件228的稳定性增加。更具体地，压力(Pd)相对于压力(P0，P1)的波动减少，以及平均压力(PdAVG)相对于平均压力(P0AVG，P1AVG)减少，可在压缩机工作期间为阀构件228的位置提供稳定性。如图8所示，压力(Pd)可保持低于由于前述压力波动所致的压力(P0，P1)的最小值。这样，即使在压力P0、P1波动期间，阀构件228也可保持坐置在阀止挡件230上。
如图9所示，具有侧面或水平安装的排放接头320的替代压缩机310可包括排出阀组件321，所述排出阀组件321包括弯曲连通构件326。尽管连通构件326弯曲以适应侧面安装的排放接头320，但是应该理解，排出阀组件21的说明同样适用于排出阀组件321。
为了说明及描述目的，已经提供了实施方式的前述说明。这不是详尽的或意在限制公开。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于特定的实施方式，而是，在适用的情况下，可互换并能够在选定的实施方式中使用，即使没有专门示出或说明也是这样。实施方式也可以多种方式变化。这样的变化不被认为偏离公开，并且所有这样的修改试图包括在公开的范围内。

Claims (22)

1.一种压缩机，包括：
壳体，其包括吸入压力区域以及排放室，所述排放室具有排放出口；
压缩机构，其支撑在所述壳体的所述吸入压力区域内并包括与所述排放室连通的排放出口；
驱动构件，其与所述压缩机构接合以在所述压缩机构处于工作状态时提供从所述压缩机构至所述排放室的加压流体流；以及
排出阀组件，其包括阀构件、阀止挡件以及连通构件，所述阀止挡件包括贯穿的开口，所述连通构件限定流体通道并从所述阀止挡件朝向所述排放室的所述排放出口延伸到所述排放室内以在所述阀止挡件的所述开口与所述阀止挡件的下游位置之间提供流体连通，所述阀止挡件相对于所述壳体固定以限制所述阀构件在第一位置与第二位置之间的移动，所述第一位置在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间提供流体连通，所述第二位置限制所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间的流体连通，所述阀构件当处于所述第一位置时邻接所述阀止挡件并覆于所述开口上。
2.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述连通构件包括第一端以及第二端，所述第一端固定于所述阀止挡件并包括与所述阀止挡件的所述开口流体连通的第一开口，所述第二端包括大致面向所述排放室的所述排放出口的第二开口。
3.根据权利要求2所述的压缩机，其中当处于第一位置时，所述阀构件的第一表面与所述第二开口流体连通，所述阀构件的大致与所述第一表面相对的第二表面与来自所述压缩机构的第一流体压力流体连通。
4.根据权利要求3所述的压缩机，其中当所述压缩机构处于工作状态时，所述第二开口在所述阀止挡件的所述下游位置处与处于第二流体压力的流体流体连通，所述第二流体压力小于所述第一流体压力。
5.根据权利要求4所述的压缩机，其中所述第二开口大致面向从所述压缩机构的所述排放出口至所述排放室的所述排放出口的流体流的方向。
6.根据权利要求5所述的压缩机，其中所述第二流体压力是来自流经所述连通构件的所述第二端的流体流在所述第二开口处的局部流体压力。
7.根据权利要求4所述的压缩机，其中所述连通构件的所述第二端相对于所述排放室的所述排放出口定位以在其间产生流体流约束。
8.根据权利要求7所述的压缩机，其中所述连通构件的所述第二开口与所述排放室的所述排放出口隔开。
9.根据权利要求7所述的压缩机，其中所述连通构件的所述第二开口位于所述排放室的所述排放出口内。
10.根据权利要求4所述的压缩机，其中所述连通构件的所述第二端位于所述排放室的最大流体流速区。
11.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述压缩机构包括互相啮合地接合的第一涡旋构件及第二涡旋构件。
12.根据权利要求11所述的压缩机，其中所述第一涡旋构件及第二涡旋构件能够相对于彼此轴向移动。
13.根据权利要求11所述的压缩机，还包括轴承套，所述轴承套支撑在所述壳体内并在所述轴承套上支撑所述压缩机构，所述第一涡旋构件能够相对于所述轴承套轴向移动。
14.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述连通构件包括形成所述流体通道的大致管状主体。
15.根据权利要求14所述的压缩机，其中所述大致管状主体包括第一端以及第二端，所述第一端固定于所述阀止挡件并且与贯穿所述阀止挡件的所述开口连通，所述第二端大致与所述第一端相对并大致平行于所述排放室的所述排放出口的纵轴延伸。
16.根据权利要求1所述的压缩机，还包括隔离件，所述隔离件将所述吸入压力区域与所述排放室分开，所述阀止挡件固定于所述隔离件。
17.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述阀止挡件在靠近所述阀止挡件的位置处使所述阀构件的邻接所述阀止挡件的一侧与所述排放室的排放压力隔离。
18.根据权利要求1所述的压缩机，其中当处于第二位置时，所述阀构件防止所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室之间连通。
19.根据权利要求1所述的压缩机，其中当所述压缩机构从工作状态切换到非工作状态时，所述连通构件接收来自所述排放室的所述排放出口的流体流。
20.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述连通构件的纵向范围大于所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间的距离的一半。
21.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述连通构件在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间大致线性地延伸。
22.根据权利要求1所述的压缩机，其中所述连通构件包括弯曲主体，所述弯曲主体在所述压缩机构的所述排放出口与所述排放室的所述排放出口之间延伸。
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