CN102089523B - 具有容量调节系统的压缩机 - Google Patents

Abstract

一种压缩机，包括：壳体；第一涡旋构件，该第一涡旋构件支承在壳体内并且具有带有排放通道的第一端板；和第二涡旋构件，该第二涡旋构件支承在壳体内并且具有带有第二螺旋形卷体的第二端板，该第二螺旋形卷体从第二端板延伸并与第一螺旋形卷体啮合而形成系列腔穴。第一孔延伸穿过第一端板并与所述系列腔穴中的第一腔穴连通。当第一孔与压缩机的吸入压力区连通时，调节组件将第一涡旋构件轴向地偏压成与第二涡旋构件接合。

Description

具有容量调节系统的压缩机

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年5月30日提交的美国临时申请No.61/057,448的权益。上述申请的全部公开内容在此通过参引的方式并入。

技术领域

本公开涉及压缩机，更具体地涉及具有容量调节系统的压缩机。

背景技术

本节提供与本公开相关的背景信息，其未必是现有技术。

涡旋式压缩机包括多种容量调节机构以改变压缩机的工作容量。容量调节机构可以包括延伸穿过涡旋构件的流体通道以选择性地提供压缩机的压缩腔穴与另一压力区之间的流体连通。

发明内容

本节提供了本公开的概括性总结，而没有完全公开其全部范围或其全部特征。

压缩机可以包括壳体和第一涡旋构件，该第一涡旋构件支承在壳体内并且具有带有排放通道的第一端板。第一螺旋形卷体可以从第一端板的第一侧延伸。第一腔室可以定位在第一端板的第二侧上。第一通道可以延伸穿过该端板并与第一腔室和排放通道连通。第二通道可以从第一腔室延伸穿过端板到达第一涡旋构件的外表面。第三通道可以从第一腔室延伸穿过端板到达压缩机的吸入压力区。第一孔可以延伸穿过第一端板并与第一腔室连通。第二涡旋构件可以支承在壳体内并且可以包括具有第二螺旋形卷体的第二端板，该第二螺旋形卷体从第二端板延伸并且与第一螺旋形卷体啮合而形成一系列的腔穴。第一孔可以与所述腔穴中的第一腔穴连通以提供第一腔穴与第一腔室之间的连通。活塞定位在第一腔室内并且可以在第一位置与第二位置之间轴向地移位。当处于第一位置和第二位置中时，活塞可以隔断第一通道和第二通道与第一孔及第三通道的连通。当处于第一位置中时，活塞可以阻断第一孔与第三通道之间的连通；并且当处于第二位置中时，活塞可以提供第一孔与第三通道之间的连通。阀组件可以与第二通道连通以便选择性地使第二通道与压缩机的吸入压力区相通并且使活塞在第一位置和第二位置之间移位。

压缩机可以包括第一通道，该第一通道在活塞处于第一和第二位置中时与排放通道连通。

压缩机可以包括第一通道，该第一通道具有比第二通道更大的流量限制。

压缩机可以包括浮动密封组件，该浮动密封组件与第一涡旋构件接合并限定出第二腔室。

压缩机的活塞可以轴向地定位在浮动密封件与腔穴之间。

压缩机排放通道可以在第二通道与吸入压力区相通时与吸入压力区连通。

压缩机的第一腔室可以包括环形腔室，并且活塞包括环形活塞。

压缩机可以在活塞处于第一位置中时全容量地工作。

压缩机可以在活塞处于第二位置中时近乎零容量地工作。

压缩机可以包括具有轴向端面的第一涡旋构件，该轴向端面在活塞处于第二位置中时抵接第二涡旋构件。

压缩机可以包括偏压构件，该偏压构件与第一涡旋构件接合以便在活塞处于第二位置中时将第一涡旋构件轴向地偏压成与第二涡旋构件接合。

压缩机可以在活塞处于第一位置中时全容量地工作。阀组件可以适于使活塞在第一位置与第二位置之间循环，以提供介于零容量与全容量之间的压缩机工作容量。

压缩机可以包括固定在壳体上的排放阀，以防止经由排放通道的逆向流动。第一涡旋构件可以相对于排放阀轴向地移位。

压缩机可以包括壳体和第一涡旋构件，该第一涡旋构件支承在壳体内并且具有带有排放通道的第一端板。第一螺旋形卷体从第一端板的第一侧延伸，第一孔延伸穿过第一端板。第二涡旋构件可以支承在壳体内并且包括具有第二螺旋形卷体的第二端板，该第二螺旋形卷体从第二端板延伸并且与第一螺旋形卷体啮合而形成一系列的腔穴。第一孔可以与该系列腔穴中的第一腔穴连通。调节组件可以与第一涡旋构件接合并且选择性地提供第一孔与压缩机的吸入压力区之间的连通。偏压构件可以与第一涡旋构件接合以便在第一孔与吸入压力区连通时将第一涡旋构件轴向地偏压成与第二涡旋构件接合。

该压缩机的第一涡旋构件可以包括定位在第一端板的第二侧上并与第一孔连通的第一腔室以及延伸穿过端板并与第一腔室和吸入压力区连通的第一通道。调节组件可以包括定位在第一腔室内并且可以在第一位置与第二位置之间轴向地移位的活塞。活塞在处于第一位置中时可以隔断第一孔与第一通道的连通，并且在处于第二位置中时提供第一孔与第一通道之间的连通。

该压缩机的第一螺旋构件可以包括与第一腔室连通的第二和第三通道。第二通道可以延伸穿过端板并与第一腔室和排放通道连通，第三通道从第一腔室延伸穿过端板到达第一涡旋构件的外表面。调节组件可以包括阀组件，该阀组件与第三通道连通并且选择性地提供第三通道与吸入压力区之间的连通，以便使活塞在第一位置与第二位置之间移位。

该压缩机可以包括排放通道，该排放通道在活塞处于第二位置中时与吸入压力区连通。

该压缩机可以包括浮动密封件，该浮动密封件与第一涡旋构件和壳体接合以将吸入压力区与排放通道隔离。浮动密封件和壳体可以限定出第二腔室，该第二腔室与所述系列腔穴中的第二腔穴连通以便将第一涡旋构件朝第二涡旋构件轴向地偏压。

该压缩机可以包括偏压构件，该偏压构件定位在第二腔室内并且与浮动密封件和第一涡旋构件接合。

该压缩机可以包括偏压构件，该偏压构件在第一孔与吸入压力区连通时将浮动密封件迫压成与壳体接合，从而将吸入压力区与排放通道隔离。

其它的应用领域将从此处提供的描述中变得显而易见。该发明内容部分中的描述和具体的示例仅用于说明的目的而非意在限制本公开的范围。

附图说明

此处描述的附图仅用于说明的目的而非意在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开的压缩机的截面图；

图2是图1的压缩机的定涡旋、密封组件和调节系统的截面图；

图3是图2的定涡旋、密封组件和调节系统的另外的截面图；以及

图4是图1的压缩机的定涡旋的俯视图。

具体实施方式

以下的描述在本质上只是示例性的而非意在限制本公开及其应用或使用。应当理解的是，附图中对应的附图标记始终指示相同的或对应的部件和特征。

本教导适于并入到多种不同类型的涡旋式和旋转式压缩机中，包括密封式机器、敞开驱动式机器和非密封式机器。出于示例的目的，压缩机10示出为低侧型全封闭涡旋制冷压缩机，即，在该全封闭涡旋制冷压缩机中，马达和压缩机在密封壳内由吸气冷却，正如在图1的竖向截面中示出的。

参照图1，压缩机10可以包括密封外壳组件12、主轴承座组件14、马达组件16、压缩机构18、密封组件20、致冷剂排放接头22、排放阀组件24、吸气进口接头26、和调节组件27。外壳组件12可以形成压缩机壳体并且可以容纳主轴承座组件14、马达组件16、和压缩机构18。

外壳组件12通常可以形成压缩机壳体并且可以包括圆筒形外壳28、位于外壳组件12的上端处的端盖30、横向延伸的隔板32、和位于外壳组件12的下端处的基座34。端盖30和隔板32通常可以限定出排放腔室36。排放腔室36通常可以形成用于压缩机10的排放消音器。致冷剂排放接头22可以在端盖30中的开口38处附装到外壳组件12上。吸气进口接头26可以在开口40处附装到外壳组件12上。隔板32可以包括穿过搁板32从而提供压缩机构18与排放腔室36之间的连通的排放通道46，排放阀组件24固定于排放通道46。

主轴承座组件14可以在多个点处以任意期望的方式——例如铆合——附接到外壳28上。主轴承座组件14可以包括主轴承座52、设置在主轴承座52中的第一轴承54、套管55、和紧固件57。主轴承座52可以包括中央本体部56，该中央本体部56具有从其径向向外延伸的一系列的臂58。中央本体部56可以包括第一部分60和第二部分62，该第一部分60和第二部分62具有延伸穿过其中的开口64。第二部分62可以在其中容纳第一轴承54。第一部分60可以在其轴向端面上限定出环形平止推轴承表面66。臂58可以包括延伸穿过臂58并且容置紧固件57的孔70。

马达组件16通常可包括马达定子76、转子78、和驱动轴80。绕组82可以穿过定子76。马达定子76可以压配合到外壳28内。驱动轴80可以由转子78以可旋转的方式驱动。转子78可以压配合到驱动轴80上。驱动轴80可以包括其上具有平直部86的偏心曲柄销84。

压缩机构18通常可以包括动涡旋104和定涡旋106。动涡旋104可以包括端板108，该端板108在其上表面上具有螺旋叶片或卷体110，并且在其下表面上具有环形平止推表面112。止推表面112可以与主轴承座52上的环形平止推轴承表面66交接。圆筒形轮毂114可以从止推表面112向下伸出并且可以具有驱动套管116，驱动套管116旋转性地设置在圆筒形轮毂114中。驱动套管116可以包括内钻孔，曲柄销84可驱动地设置在该内钻孔中。曲柄销平直部86可以可驱动地接合驱动套管116的内钻孔的一部分上的平直表面以提供径向从动配置。欧氏联轴器(Oldham coupling)117可以与动涡旋104和定涡旋106接合以阻止它们之间的相对旋转。

另外参照图2到4，定涡旋106可包括端板118、一系列沿径向向外延伸的凸缘部121、和环形圈123，端板118在其下表面上具有螺旋形卷体120。螺旋形卷体120可以与动涡旋104的卷体110形成啮合，从而形成一系列腔穴122、124、126、128、130、132。定涡旋106可以是能够相对于主轴承座组件14、外壳组件12和动涡旋104轴向移位的。定涡旋106可以包括排放通道134，该排放通道134与腔穴130、132连通并经由排放阀组件24与排放腔室36流体连通。

凸缘部121可包括贯穿凸缘部121的开口137。开口137中可以容置套管55，并且套管55可以容置紧固件57。紧固件57可以与主轴承座52接合，而套管55通常形成为用于定涡旋106的轴向移位的导向件。紧固件57另外可以阻止定涡旋106相对于主轴承座组件14的旋转。

端板118可以包括平行共轴的内侧壁140和外侧壁142。环形毂123可以固定在端板118上并且可以与端板118和密封组件20协作以形成第一和第二环形腔室144、146。排放阀组件24可以固定在排放通道46中以阻止通过压缩机构18的逆向流动情形。端板118可以包括第一通道148、第二通道150、第三通道152、第四通道154和第五通道156。第一通道148可以从第一环形腔室144径向地向外延伸到定涡旋106的径向外表面。第二通道150可以与腔穴128连通并且可以径向地向外延伸到定涡旋106的径向外表面。导管158可以从第一通道148延伸到第二通道150以提供腔穴128与第一环形腔室144之间的连通。第三通道152和第四通道154可以各自地从第二环形腔室146径向地向外延伸到定涡旋106的径向外表面。第五通道156可以从第二环形腔室146径向地向内延伸到定涡旋106的排放通道134并且可以具有比第三通道152更大的限流。例如，第五通道156可以具有比第三通道152更小的直径。

第一环形腔室144和第二环形腔室146可以彼此隔离。第一环形腔室144可以提供相对于动涡旋104的对定涡旋106的轴向偏压，并且第二环形腔室146可以与调节组件27协作以调节压缩机10的容量，正如下面讨论的。孔160、162、164、166、168、170可以延伸穿过端板118，从而使第二环形腔室146在压缩机工作期间与腔穴122、124、126、128连通，同时允许腔穴130、132与第二环形腔室146隔离。

密封组件20可以包括浮动密封件172和定位在第一环形腔室144内的偏压构件174，例如压缩弹簧。浮动密封件172可以相对于定涡旋106轴向地移位以便在允许定涡旋106的轴向移位的同时保持其与隔板32的密封接合，从而使压缩机10的排放压力区和吸入压力区彼此隔离。更具体地，在压缩机正常工作期间，第一环形腔室144内的压力可以将浮动密封件172偏压成与隔板32接合。偏压构件174可以提供迫压浮动密封件172使得其与隔板32接合的附加力。

调节组件27可以包括活塞组件176、阀组件178、和偏压构件180。活塞组件176可以包括环形活塞182以及第一环形密封件184和第二环形密封件186。环形活塞182可以定位在第二环形腔室146内，并且第一环形密封件184和第二环形密封件186可以与内侧壁140和外侧壁142接合，从而将第二环形腔室146分成彼此隔离的第一部分188和第二部分190。第一部分188可以与第三通道152和第五通道156连通，而第二部分190可以与第四通道154连通。阀组件178可以选择性地使第三通道152进而使第一部分188与吸入压力相通。具有较小直径的第五通道156通常防止当阀组件178使第一部分188与吸入压力相通时压力在第一部分188内积聚。偏压构件180可以包括弹簧，可以定位在第二部分190内并与环形活塞182接合。

环形活塞182可以在第一位置与第二位置之间移位。在第一位置(图2)中，环形活塞182可以封闭孔160、162、164、166、168、170与第二环形腔室146的第二部分190的连通。第一位置通常可以对应于压缩机10的全容量模式。在第二位置(图3)中，环形活塞162可以移位离开孔160、162、164、166、168、170，从而提供孔160、162、164、166、168、170与第二环形腔室146的第二部分190之间的连通。因此，在环形活塞182处于第二位置时，孔160、162、164、166、168、170可以经由第四通道154与压缩机10的吸入压力区连通。

第二位置通常对应于压缩机的减小容量模式。减小容量模式可以包括压缩机以近乎为零的容量工作。在减小容量模式中，腔穴122、124、126、128中的每一个可以与压缩机10的吸入压力区相通。小量的压缩可以排除使用腔穴130、132。但是，可以通过阀组件178使来自腔穴130、132的压缩与吸入压力区相通。

减小容量模式还可以包括压缩机10以介于零容量与全容量之间的容量工作的中间容量。可以通过使阀组件178在第一位置与第二位置之间循环而使环形活塞182在第一位置与第二位置之间往复移位来实现中间容量。占空因数可以确定为环形活塞182处于打开位置中的时间的分数。可以以本领域任何已知的方式来实现容量调节，包括调节脉冲宽度以改变控制信号波形的平均值的脉宽调制。

在压缩机10的减小容量工作的期间，排放阀组件24可以阻止从排放腔室36到压缩机构18的逆向流动。将排放阀组件24固定在隔板32上可以减小施加到定涡旋106上的轴向力，特别是可以减小在低容量或零容量模式期间施加到定涡旋106上的轴向力。

第五通道156可以持续地与来自排放通道134的排放压力连通。当阀组件178处于关闭位置时，第二环形腔室146的第一部分188内的压力可以将环形活塞182保持在第一位置。当阀组件178处于打开位置时，第二环形腔室146的第一部分188可以与压缩机10的吸入压力区连通。第五通道156因此也可以与吸入压力连通。偏压构件180可以将环形活塞182迫压到第二位置，从而提供孔160、162、164、166、168、170与吸入压力之间的连通。可以通过关闭阀组件178而使环形活塞182回到第一位置。当阀组件178关闭从而使环形活塞182回到第一位置时，由腔穴130、132提供的压缩可以提供对第二环形腔室146的第一部分188的压力。

当环形活塞182处于第一位置(图2)时，定涡旋106可以被第一环形腔室144内的来自腔穴128的压力以及作用于浮动密封件172和定涡旋106上的偏压构件174轴向地偏压抵靠动涡旋104并与动涡旋104接合。当环形活塞182处于第二位置(图3)时，因为腔穴128与吸入压力连通，所以定涡旋106不会再被第一环形腔室144内的来自腔穴128的压力偏压抵靠动涡旋104。但是，偏压构件174会继续作用于浮动密封件172和定涡旋106上，以便将定涡旋106轴向地偏压抵靠动涡旋104并偏压成与动涡旋104接合，而且将浮动密封件172轴向地偏压成与隔板32接合。

因此，当环形活塞182处于第一位置和第二位置中时，定涡旋106会接触动涡旋104，并且浮动密封件172可以保持与隔板32处于密封接合以使吸入压力区与排放通道134隔离。更具体地，当环形活塞182处于第一位置和第二位置中时，定涡旋106的轴向端面都可以接触动涡旋104，并且动涡旋104的轴向端面可以接触定涡旋106。例如，动涡旋104的卷体110可以接触定涡旋106的端板118，并且定涡旋106的卷体120可以接触动涡旋104的端板108。因此，当压缩机10以全容量模式工作时以及当压缩机10以近乎为零的容量或者以介于全容量与零容量之间的任何减小的容量工作时，动涡旋104和定涡旋106可以轴向地相互接触。

在整个说明书中只是出于清楚的目的使用术语“第一”、”第二”等，而非意在限制权利要求中类似的术语。

Claims (19)

1.一种压缩机，包括：

壳体；

第一涡旋构件，所述第一涡旋构件支承在所述壳体内并且包括：具有排放通道的第一端板、从所述第一端板的第一侧延伸的第一螺旋形卷体、定位在所述第一端板的第二侧上的第一腔室、延伸穿过所述端板并与所述第一腔室和所述排放通道连通的第一通道、从所述第一腔室延伸穿过所述端板并延伸到所述第一涡旋构件的外表面的第二通道、从所述第一腔室延伸穿过所述端板并延伸到所述压缩机的吸入压力区的第三通道、以及延伸穿过所述第一端板并与所述第一腔室连通的第一孔；

第二涡旋构件，所述第二涡旋构件支承在所述壳体内并且包括具有第二螺旋形卷体的第二端板，所述第二螺旋形卷体从所述第二端板延伸并与所述第一螺旋形卷体啮合而形成一系列的腔穴，所述第一孔与所述腔穴中的第一腔穴连通，以提供所述第一腔穴与所述第一腔室之间的连通；

活塞，所述活塞定位在所述第一腔室内并且能够在第一位置与第二位置之间轴向地移位，当处于所述第一位置和所述第二位置中时，所述活塞隔断所述第一通道和所述第二通道与所述第一孔及所述第三通道的连通；当处于所述第一位置中时，所述活塞阻断所述第一孔与所述第三通道之间的连通；并且当处于所述第二位置中时，所述活塞提供所述第一孔与所述第三通道之间的连通；以及

阀组件，所述阀组件与所述第二通道连通，以便选择性地使所述第二通道与所述压缩机的所述吸入压力区相通并且使所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间移位。

2.如权利要求1所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第一位置和所述第二位置中时，所述第一通道与所述排放通道连通。

3.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一通道具有比所述第二通道大的流量限制。

4.如权利要求1所述的压缩机，还包括浮动密封件，所述浮动密封件与所述第一涡旋构件接合并限定出第二腔室。

5.如权利要求4所述的压缩机，其中，所述活塞轴向地定位在所述浮动密封件与所述腔穴之间。

6.如权利要求1所述的压缩机，其中，当所述第二通道与所述吸入压力区相通时，所述排放通道与所述吸入压力区连通。

7.如权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一腔室包括环形腔室，并且所述活塞包括环形活塞。

8.如权利要求1所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第一位置中时，所述压缩机以全容量工作。

9.如权利要求1所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第二位置中时，所述压缩机以近乎为零的容量工作。

10.如权利要求9所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第二位置中时，所述第一涡旋构件的轴向端面抵接所述第二涡旋构件。

11.如权利要求9所述的压缩机，还包括偏压构件，当所述活塞处于所述第二位置中时，所述偏压构件与所述第一涡旋构件接合并且将所述第一涡旋构件轴向地偏压成与所述第二涡旋构件接合。

12.如权利要求9所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第一位置中时，所述压缩机以全容量工作；所述阀组件适于使所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间循环，从而提供介于零容量与全容量之间的压缩机工作容量。

13.如权利要求1所述的压缩机，还包括排放阀，所述排放阀固定到所述壳体以防止经由所述排放通道的逆向流动，所述第一涡旋构件能够相对于所述排放阀轴向地移位。

14.一种压缩机，包括：

壳体；

第一涡旋构件，所述第一涡旋构件支承在所述壳体内并且包括：具有排放通道的第一端板、从所述第一端板的第一侧延伸的第一螺旋形卷体、和延伸穿过所述第一端板的第一孔；

第二涡旋构件，所述第二涡旋构件支承在所述壳体内并且包括具有第二螺旋形卷体的第二端板，所述第二螺旋形卷体从所述第二端板延伸并与所述第一螺旋形卷体啮合而形成一系列的腔穴，所述第一孔与所述腔穴中的第一腔穴连通；

调节组件，所述调节组件与所述第一涡旋构件接合，并选择性地提供所述第一孔与所述压缩机的吸入压力区之间的连通；以及

偏压构件，所述偏压构件与所述第一涡旋构件接合，并且，当所述第一孔与所述吸入压力区连通时，所述偏压构件将所述第一涡旋构件轴向地偏压成与所述第二涡旋构件接合，

其中，所述第一涡旋构件包括第一腔室和第一通道，所述第一腔室定位在所述第一端板的第二侧上并与所述第一孔连通，所述第一通道延伸穿过所述端板并与所述第一腔室和所述吸入压力区连通，所述调节组件包括活塞，所述活塞定位在所述第一腔室内并且能够在第一位置与第二位置之间移位，当处于所述第一位置中时，所述活塞隔断所述第一孔与所述第一通道的连通，并且，当处于所述第二位置中时，所述活塞提供所述第一孔与所述第一通道之间的连通。

15.如权利要求14所述的压缩机，其中，所述第一涡旋构件包括与所述第一腔室连通的第二通道和与所述第一腔室连通的第三通道，所述第二通道延伸穿过所述端板并与所述第一腔室及所述排放通道连通，所述第三通道从所述第一腔室延伸穿过所述端板并延伸到所述第一涡旋构件的外表面，所述调节组件包括阀组件，所述阀组件与所述第三通道连通并且选择性地提供所述第三通道与所述吸入压力区之间的连通，以便使所述活塞在所述第一位置与所述第二位置之间移位。

16.如权利要求15所述的压缩机，其中，当所述活塞处于所述第二位置中时，所述排放通道与所述吸入压力区连通。

17.如权利要求14所述的压缩机，还包括浮动密封件，所述浮动密封件与所述第一涡旋构件及所述壳体接合以将所述吸入压力区与所述排放通道隔离，所述浮动密封件和所述壳体限定出第二腔室，所述第二腔室与所述腔穴中的第二腔穴连通以便将所述第一涡旋构件朝所述第二涡旋构件轴向地偏压。

18.如权利要求17所述的压缩机，其中，所述偏压构件定位在所述第二腔室内，并与所述浮动密封件及所述第一涡旋构件接合。

19.如权利要求18所述的压缩机，其中，当所述第一孔与所述吸入压力区连通时，所述偏压构件将所述浮动密封件迫压成与所述壳体接合，从而使所述吸入压力区与所述排放通道隔离。

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