CN102588276A - 具有分体式绕动涡旋盘的涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有分体式绕动涡旋盘的涡旋式压缩机，其包括：壳体；固定涡旋盘，安装在壳体中；涡卷部，构造为通过与固定涡旋盘接合而形成压缩室；基部，以能够移动到固定涡旋盘但不能沿圆周方向旋转的方式联接到涡卷部；驱动电机，连接到基部的后表面，并构造为使基部与涡卷部偏心地旋转；以及主框架，安装在壳体中，并构造为支撑基部；其中在涡卷部与基部之间形成与压缩室相通的背压室，背压室的压力对应于排放压力，或对应于吸入压力与排放压力之间的中间压力。

Description

具有分体式绕动涡旋盘的涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及具有分体式绕动涡旋盘的涡旋式压缩机，并具体涉及在绕动涡旋盘相对于固定涡旋盘执行绕动运动时能够执行压缩操作的涡旋式压缩机。

背景技术

通常，涡旋式压缩机是通过改变彼此面对的一对涡旋盘所形成的压缩室的容积来压缩制冷剂气体的压缩机。这种涡旋式压缩机因其比往复式压缩机或回转式压缩机效率更高、振动更小、噪声更低、尺寸更小且重量更轻，所以广泛应用于空调。

这种涡旋式压缩机可根据将制冷剂供应到压缩室中的方法而分成低压式和高压式。更具体地，低压涡旋式压缩机构造为使制冷剂通过壳体的内部空间而被间接地吸入压缩室。这里，壳体的内部空间分成吸入空间和排放空间。另一方面，高压涡旋式压缩机构造为使制冷剂不通过壳体的内部空间而被直接地吸入压缩室，并排放到壳体的内部空间。这里，壳体的内部空间实施为排放空间。

涡旋式压缩机也可根据压缩室的密封方法分成顶封法(tip seal method)和背压法。更具体地，顶封法是构造为，当压缩机运转时，使安装在一个涡旋盘的卷端上的顶封向上移动而粘附到相对的涡旋盘的端板。另一方面，背压法是构造为，在一个涡旋盘的后表面上形成背压室，当具有中间压力的油或制冷剂被引入背压室中时，涡旋盘因背压室中的压力而粘附到相对的涡旋盘。通常，顶封法应用于低压涡旋式压缩机，而背压法应用于高压涡旋式压缩机。

绕动涡旋盘设有联接到其一侧表面的驱动电机的旋转轴和与其另一侧表面上的固定涡旋盘接合的卷。绕动涡旋盘在其两侧表面与固定涡旋盘及主框架接触的状态下进行旋转。为了防止振动以及使摩擦损失最小化，要求绕动涡旋盘具有精确加工的形状。为此，首先加工与主框架接触的支承表面，然后加工涡卷部。在操作期间，这可能需要大量时间，而且在加工涡卷部时会造成支承表面受损。此外，由于绕动涡旋盘和固定涡旋盘的形状和尺寸(尤其是涡卷部的形状和尺寸)必须根据压缩机的容量来进行不同的设计，所以设计和制造绕动涡旋盘会花费大量时间。

进一步，绕动涡旋盘与固定涡旋盘的支承板之间的压力取决于背压室的压力。为了防止制冷剂泄漏以及使摩擦损失最小化，背压应维持在期望的范围内。然而，在传统的涡旋式压缩机中，整个绕动涡旋盘仅由背压室的压力支撑，这就需要增大背压室的压力。因此，绕动涡旋盘与固定涡旋盘之间的密封性能受到背压室的压力改变的极大影响。尤其是，背压室的压力受到因压缩机的环境因素而改变的排放压力的影响。

发明内容

因此，本发明的方案是提供一种涡旋式压缩机，不管载荷如何变化，该涡旋式压缩机都能够在绕动涡旋盘与固定涡旋盘之间确保期望的密封性能并使摩擦损失最小化。

为了实现这些目的和其它优点，根据本发明的目的，如在此具体表达并广义描述的，涡旋式压缩机包括：壳体；固定涡旋盘，安装在壳体中；涡卷部，构造为通过与固定涡旋盘接合而形成压缩室；基部，以能够移动到固定涡旋盘但不能沿圆周方向旋转的方式联接到涡卷部；驱动电机，联接到基部的后表面，并构造为使基部和涡卷部偏心地旋转；以及主框架，安装在壳体中，并构造为支撑基部；其中，在涡卷部与基部之间形成有与压缩室相通的背压室，背压室的压力对应于排放压力，或对应于吸入压力与排放压力之间的中间压力。

进一步，涡旋式压缩机包括：固定涡旋盘；绕动涡旋盘，包括绕动涡卷和联接装置，所述绕动涡卷与固定涡旋盘一起形成压缩室，所述联接装置以能够移动到固定涡旋盘但不能沿圆周方向旋转的方式支撑绕动涡卷；以及施压装置，布置在绕动涡卷的下表面上，并通过将压缩室中的工作流体引入而引起背压，以便向固定涡旋盘推绕动涡卷，其中背压处于吸入压力与排放压力之间。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的涡旋式压缩机的剖视图；

图2是图1的压缩部的切开部的局部放大视图；

图3是图1的绕动涡旋盘的立体分解图；

图4是图1的绕动涡旋盘的放大剖视图；

图5a至图5c是示意性示出根据本发明的第一实施例的图1的涡旋式压缩机的运转过程的平面图；

图6是示出根据图1的绕动涡旋盘的背压孔的位置的推力的图表；

图7是绕动涡旋盘的另一实施例的剖视图；

图8是绕动涡旋盘的又一实施例的剖视图；以及

图9是示出根据本发明的第二实施例的涡旋式压缩机的剖视图。

具体实施方式

现在将参照附图给出示意性实施例的详细描述。为了使参照附图的描述简洁，相同或等同的部件将用相同的附图标记表示，而且不再重复对其的描述。在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的涡旋式压缩机。

图1是示出根据本发明的第一实施例的涡旋式压缩机的剖视图，图2是图1的压缩部的切开部的局部放大视图，图3是图1的绕动涡旋盘的立体分解图。

如图1至图3所示，本发明的涡旋式压缩机包括壳体1，壳体1具有分成吸入空间11(低压侧)和排放空间12(高压侧)的内部空间。构造为产生旋转力的驱动电机2被安装在壳体1的吸入空间11。主框架3固定不动地安装在壳体1的吸入空间11与排放空间12之间。固定涡旋盘4固定不动地安装在主框架3的上表面上。在主框架3与固定涡旋盘之间，安装有偏心式联接到驱动电机2的曲轴23的绕动涡旋盘5。绕动涡旋盘5与固定涡旋盘4一起构成不断移动的一对压缩室(P)。用于防止绕动涡旋盘5旋转的欧丹环(Oldham ring)6安装在固定涡旋盘4与绕动涡旋盘5之间。

吸入管13联接到壳体1的吸入空间11，以便与其相通，排放管14联接到壳体1的排放空间，以便与其相通。

虽然未图示，但是壳体设有密封的排放空间，而且壳体被固定不动地联接到固定涡旋盘4的排气室(discharge plenum)分成吸入空间(低压侧)和排放空间(高压侧)。可选地，壳体的内部空间可以被固定到固定涡旋盘的上表面并粘附到壳体的内周表面的高低压分离端板(未图示)分成吸入空间和排放空间。

固定涡旋盘4由端板41和固定涡卷42组成，固定涡卷42从端板41的下表面伸出并形成为渐开线形状，以便与绕动涡旋盘5的绕动涡卷52一起构成压缩室(P)。在固定涡旋盘4的端板41的外周表面上形成吸入端口(未图示)，使得壳体1的吸入空间11与压缩室(P)相通。在固定涡旋盘4的端板41的中心部处形成排放端口44，使得壳体1的排放空间12与压缩室(P)相通。未说明的附图标记7表示子框架，8表示排放阀，21表示定子，22表示转子。

在本发明中，制冷剂从外侧通过吸入管13被引入壳体1的吸入空间11(低压侧)中。然后，吸入空间11中的低压制冷剂通过固定涡旋盘4的吸入端口被引入固定涡旋盘4，然后通过绕动涡旋盘5被移动到绕动涡旋盘和固定涡旋盘的中心部。接着，制冷剂被压缩，从而通过固定涡旋盘4的排放端口44排放到壳体的排放空间12。这些过程被重复执行。

如图2和图3所示，绕动涡旋盘5可分成两部分。更具体地，绕动涡旋盘5由与固定涡旋盘接合的涡卷部50和联接到涡卷部50的基部60组成。涡卷部50具有通过与固定涡卷42接合而形成压缩室的绕动涡卷52，以及与绕动涡卷52一体形成的卷凸缘54。卷凸缘54形成为呈盘形，而且在卷凸缘54的下表面的两侧形成准备联接到基部60的键状部56。

基部60以面向卷凸缘54的下表面的形式联接到涡卷部50。更具体地，基部包括像卷凸缘54一样形成为盘形的基座凸缘64，以及形成在基座凸缘64的下表面上并联接到曲轴23的凸台部68。

在基座凸缘64的上表面的两个边缘处分别形成有联接到键状部56的键孔66。由于键状部插入键孔中，所以涡卷部50可相对于基部60沿曲轴方向移动，但是不可沿基部60的径向或圆周方向移动。涡卷部50沿轴向的运动局限于固定涡旋盘与主框架3之间的间隙。因此，键状部56保持在键孔66中的插入状态。更具体地，涡卷部50和基部60可通过将键状部插入键孔而使得彼此稳定联接，无需使用螺接或焊接。

防止绕动涡旋盘5旋转的欧丹环6被联接到基部60的下表面。更具体地，欧丹环6设有接触基座凸缘64的下表面的环形部6a。在环形部6a的下表面的两侧形成有彼此相差180°的一对第一突出部6b。第一突出部6b插入主框架3的第一突出凹口3a中。在环形部6a的上表面的两侧形成有彼此相差180°的一对第二突出部6c。第二突出部6c插入基座凸缘64的下表面形成的突出凹口64a中。

在这些构造下，在欧丹环6阻止旋转的状态下，即使曲轴23的旋转力传递到基部60，基部60执行绕动运动。而且，联接到基部60以便限制沿径向运动的涡卷部50也与基部60一起执行绕动运动。

在基座凸缘64的上表面的中心部形成有内部空间被O型圈62a划分的背压室62。参照图4，背压室62布置在卷凸缘54的下表面与基座凸缘64的上表面之间。背压室62的内部空间与低压侧11被插入固定到基座凸缘64的O型圈62a阻隔。背压孔54a在基座凸缘64处贯穿地形成，背压室62的内部空间与压缩室通过该背压孔54a而彼此相通。

当吸入并压缩制冷剂时，压缩室中的压缩制冷剂经由背压孔54a被部分引入背压室。由于背压室的内压高于基座凸缘64的周边压力，所以基部60从涡卷部50沿轴向向上移动。这可允许在固定涡旋盘的下表面与绕动涡卷52之间执行密封操作。

这里，背压室的内压可根据背压孔的位置来确定。更具体地，当背压孔移动到靠近绕动涡旋盘的绕动涡卷52的中心部时，背压室的内压有所增大。另一方面，当背压孔朝向绕动涡旋盘的绕动涡卷52的外侧移动时，背压室的内压有所减小。

图5a至图5c是示意性示出由根据本发明的第一实施例的绕动涡卷和固定涡卷压缩制冷剂的过程的平面图。这里，实线对应于固定涡卷42的中心线，虚线对应于绕动涡卷52的中心线。图5c示出当压缩室中的压力达到排放压力时，开始排放过程的操作。如上所述，在压缩过程期间，由绕动涡卷和固定涡卷形成的压缩室中的压力不断改变。因此，绕动涡卷的任意点上的压力也在一个压缩循环中不断改变。

例如，在压缩过程期间，当背压孔位于位置“a”(即，施加排放压力之处)时，与排放压力相同的压力被施加到背压室。在此情况下，固定涡旋盘的下表面与绕动涡卷之间的推力因背压过大而变大，从而因摩擦导致更多的损耗。此外，排放压力根据施加到压缩机的压缩载荷量而变得不同。因此，当背压孔位于位置“a”(即，施加排放压力之处)时，推力根据载荷而变得不同。这会影响压缩机的性能。更具体地，位置“a”处于排放初始角度的范围内。

位置“b”表示排放压力施加预定时间且吸入压力与排放压力之间的中间压力施加剩余时间的位置。因此，当在位置“b”处形成背压孔时，可获得适当的背压。此外，即使排放压力因载荷改变等因素而改变，该排放压力可以因中间压力而得到一定程度的补偿。这可减少因载荷改变对压缩机性能的影响。本发明已经证明，位置“b”处于内卷与绕动涡卷的排放初始角度相差180°的范围内。

位置“c”表示在压缩过程期间仅施加中间压力的位置。当在位置“c”处形成背压孔时，背压太低以至于难以实施高密封性能。这可造成制冷剂泄漏。

图6是示出当背压孔位于位置“a”和“b”时，在低载荷、过载荷、高压差和高压力比的条件下的各种推力的图表。

参照图6，当背压孔位于位置“a”时，在低载荷的条件下产生过高推力，而且各种条件下的推力彼此偏差很大。另一方面，当背压孔位于位置“b”时，在低载荷的条件下产生小推力，而且各种条件下的推力彼此偏差很小。

进一步，与第一实施例不同，键状部可形成为单独的构件。也就是说，如图7所示，在卷凸缘54的下表面进一步形成键孔56a，然后键70分别插入卷凸缘的键孔56a和基座凸缘的键孔66。这里，基座凸缘上形成的键孔66的宽度小于键70的宽度，由此键以过盈配合的方式紧固到键孔。

进一步，可考虑用销代替键的另一实施例。也就是说，如图8所示，三个销80以彼此120°的间隔布置在基座凸缘64的上表面，其中销与基座凸缘64一体地形成或与基座凸缘64分开地形成。卷凸缘54和基座凸缘64能够通过将销插入卷凸缘的下表面上形成的销孔(未图示)而联接到彼此。

与第一实施例不同，如图7所示，欧丹环可联接到固定涡旋盘4。图7是示出根据本发明的第二实施例的涡旋式压缩机的剖视图。参照图7，欧丹环6安装在绕动涡旋盘的涡卷部50上，更具体地，安装在卷凸缘54的上表面上。为此，在固定涡旋盘4的下表面上形成有用于插入欧丹环6的第一突出部6b的第一突出凹口4a。这可将欧丹环6固定成不会相对于固定涡旋盘旋转。

欧丹环6的第二突出部(未图示)被插入卷凸缘54的第二突出凹口(未图示)中。

与第一实施例和第二实施例中所示的方法不同，涡卷部和基部可通过焊接或用螺栓联接到彼此。在此情况下，涡卷部可被固定成相对于基部不移动。而且，欧丹环可联接到涡卷部的上表面或基部的下表面。

前述的实施例和优点仅仅是示意性的，不应解释为限制本发明。本教导内容能够容易地应用于其他类型的设备。该描述旨在示例，而非限制权利要求的范围。对本领域技术人员而言，多种替换、更改和变型是显而易见的。在此描述的示意性实施例的特征、结构、方法和其它特性可以各种方式进行组合，从而获得附加和/或替换的示意性实施例。

由于在不背离其特性的情况下，可以若干形式来实施所述特征，所以还应理解，除非另外说明，上述实施例不局限于前述描述的任何细节，而应在所附权利要求限定的范围内加以广义解释，因此，落入权利要求的范围和界限或这种范围和界限的等价方案内的所有变型和改型都因而为所附权利要求包括在内。

Claims (12)

1.一种涡旋式压缩机，包括：

壳体；

固定涡旋盘，安装在所述壳体中；

涡卷部，构造为通过与所述固定涡旋盘接合而形成压缩室；

基部，以能够移动到所述固定涡旋盘但不能沿圆周方向旋转的方式联接到所述涡卷部；

驱动电机，联接到所述基部的后表面，并构造为使所述基部和所述涡卷部偏心地旋转；以及

主框架，安装在所述壳体中，并构造为支撑所述基部；

其中，在所述涡卷部与所述基部之间形成与所述压缩室相通的背压室，所述背压室的压力对应于排放压力，或者对应于吸入压力与排放压力之间的中间压力。

2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，所述基部包括：

凸台部，联接到所述驱动电机的旋转轴；以及

基座凸缘，设置成面对所述涡卷部；以及

其中，在所述基座凸缘中形成所述背压室。

3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，构造为密封所述背压室的密封装置被设置在所述基座凸缘与所述涡卷部之间。

4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，所述涡卷部包括：

卷凸缘，面向所述基部；和

绕动涡卷，与所述固定涡旋盘的固定涡卷接合，以及

其中，在所述基座凸缘贯穿地形成有至少一个背压孔，所述背压室与所述压缩室通过所述至少一个背压孔彼此相通。

5.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，所述涡卷部和所述基部通过使用键来彼此联接。

6.如权利要求5所述的涡旋式压缩机，其中，所述键一体地形成在所述涡卷部和所述基部中的一者上，而且在所述涡卷部和所述基部中的另一者上形成有联接所述键的键孔。

7.如权利要求6所述的涡旋式压缩机，其中，所述键以过盈配合的方式固定在所述涡卷部和所述基部中的一者上。

8.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，所述壳体被分成彼此具有不同压力的两个空间，所述涡卷部和所述基部被布置在相对低压的空间中。

9.如权利要求8所述的涡旋式压缩机，其中，所述壳体被所述固定涡旋盘分成彼此具有不同压力的两个空间。

10.一种涡旋式压缩机，包括：

固定涡旋盘；

绕动涡旋盘，包括绕动涡卷和联接装置，所述绕动涡卷与所述固定涡旋盘一起形成压缩室，所述联接装置以能够移动到所述固定涡旋盘但不能沿圆周方向旋转的方式支撑所述绕动涡卷；以及

施压装置，设置在所述绕动涡卷的下表面上，并通过将所述压缩室中的工作流体引入而引起背压，以便朝向所述固定涡旋盘推动所述绕动涡卷，

其中，所述背压处于吸入压力与排放压力之间。

11.如权利要求10所述的涡旋式压缩机，其中，所述施压装置包括至少一个背压室，所述至少一个背压室设置在所述绕动涡卷的下表面上，并具有比所述绕动涡卷的外周部中的压力大的压力，而且所述背压室和所述压缩室彼此相通。

12.如权利要求11所述的涡旋式压缩机，其中，在所述绕动涡旋盘上形成有至少一个背压孔，以使所述背压室与所述压缩室彼此相通。

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