CN102597525A - 旋转式压缩机 - Google Patents

Abstract

旋转式压缩机的曲轴上的偏心轮和围绕曲轴的滚动件被作为双偏心轮的椭圆形凸轮所替代。以这种方式，椭圆形凸轮为曲轴和压缩机的其它部件提供了适合的平衡性，同时消除了对使用配重的需要。具体地，椭圆形凸轮是对称的，导致在椭圆形凸轮的相对两侧上施加了相等的力。这允许椭圆形凸轮即使在高速下运行时也能够在整个旋转过程中保持平衡。

Description

旋转式压缩机

相关文件的交叉引用

本申请依据U.S.C§119(e)第35条法令，要求2009年9月28日提交的名称为“旋转式压缩机”的美国临时专利申请No.61/246,319的权益，上述申请的整体公开内容通过参引明确地结合入本文。

技术领域

本发明涉及一种压缩机，具体地涉及一种旋转式压缩机。

背景技术

在旋转式压缩机中，压缩机构包括设置于圆筒形压缩室内的偏心轮。从压缩室的圆筒形壁延伸的叶片与绕偏心轮设置的滚动件接触，把压缩室分为压缩腔和吸入腔。随着偏心轮、以及相应地滚动件运动穿过压缩室，压缩腔容积减少以压缩包含在压缩腔内的工作流体。同时，吸入腔容积增加并且将工作流体抽入到吸入腔。随着偏心轮和滚动件继续旋转，所述滚动件的接触压缩室的壁的部分越过所述叶片。当发生这种情况时，吸入腔变为压缩腔。

由于通过压缩机构旋转偏心轮，所以必须使用配重来使曲轴和压缩机的其他部件保持平衡。然而，随着旋转式压缩机的尺寸增加，偏心轮和其相应的配重的尺寸也增加。此外，为了获得适当的平衡，可能使用两个配重。例如，在一些旋转式压缩机中，第一配重设置在曲轴上与偏心轮相反的一端并且与偏心轮在同一侧，同时第二配重在与偏心轮和第一配重相反的曲轴侧上设置于偏心轮和第一配重之间。为了使第二配重能够有效平衡系统，第二配重的质量偏心距必须等于第一配重、偏心轮以及滚动件的质量偏心距的总和。由此，随着旋转式压缩机容积增大，即，提供在5至10吨范围内的压缩，偏心轮和相应配重也增加了尺寸。因而，配重的尺寸使得这种压缩机的设计和组装都越来越难。例如，必须增加压缩机的高度以提供用于配重的空间，而配重连接件必须制造得更坚固以适应增加的离心力。

发明内容

本发明涉及一种压缩机，具体地涉及一种旋转式压缩机。在一个示例性实施方式中，旋转式压缩机的曲轴上的偏心轮和围绕该偏心轮的滚动件被作为双偏心轮的长形的、优选是椭圆形的凸轮所替代。以这种方式，椭圆形凸轮为曲轴和压缩机的其它部件提供了固有的平衡性，消除了对使用配重的需要。具体地，椭圆形凸轮是对称的，导致在椭圆形凸轮的相对两侧上施加了相等的力。这允许椭圆形凸轮即使在高速下运行时也能够在整个旋转过程中保持平衡。此外，由于来自压缩腔的压力相等并且方向相反，所以减小了支承件负荷以允许使用更小的支承件。反过来，这也减少了与支承件中油的剪切相关联的粘性摩擦损耗，提高了机械效率。

有利地，在本发明的旋转压缩机中消除了配重的使用，减少了压缩机的总体高度和尺寸。此外，这允许所述旋转式压缩机用于压缩更大容积的工作流体，并且也消除了提供围绕曲轴上的偏心轮的滚动件的需求。

在另一示例性实施方式中，本发明包括沿所述压缩机的压缩机构的内表面延伸的开式吸入压力通道，以将吸入压力工作流体抽入到由椭圆形凸轮限定的相对的工作腔中。在另一示例性实施方式中，穿过椭圆形凸轮形成横穿通道，以将吸入压力工作流体抽入到由椭圆形凸轮限定的相对的工作腔中。通过使用本发明的开式吸入压力通道和/或横穿通道，可在压缩机构中设置单个吸入口，以将吸入压力工作流体抽入到压缩机构的两个工作腔中。

此外，在一个示例性实施方式中，消除了外置轴颈支承件，并且所述压缩机的曲轴仅包括单个轴颈支承件，即设置于所述缸和所述马达之间的主支承件。外置轴颈的消除减少了压缩机的粘性摩擦损耗并且提高了机械效率。另外，由于外置轴颈由精加工表面构成，所以外置轴颈的消除减少了制造压缩机的成本。

在本发明的一种形式中，提供了一种旋转式压缩机，具有：外部密封壳体、马达和具有内圆筒表面的缸，该内圆筒表面包括多个形成在其中的狭槽，并限定大致圆筒形的膛孔。曲轴包括长形凸轮，该长形凸轮或者与曲轴成一体或者附连至曲轴，该长形凸轮可旋转地设置在缸体内，使得长形凸轮的外表面与缸体的内圆筒表面在两个周向隔开的位置上接触，以形成一对工作腔。第一和第二叶片至少部分地设置于缸体的狭槽内，并且向内偏置以接触长形凸轮的外表面。外置止推支承件设置为与缸体相邻，而主支承件在缸体的轴向端部设置为与缸体相邻，该主支承件至少部分地限定排出口，该排出口在长形凸轮的特定旋转角度下与工作腔流体连通。吸入压力入口与工作腔在凸轮的特定旋转角度下流体连通，以将吸入压力工作流体供给至工作腔中。

在本发明的另一形式中，提供了一种旋转式压缩机，具有：外部密封壳体、马达和具有内圆筒表面的缸，该内圆筒表面包括多个狭槽，并且限定大致圆筒形的膛孔。具有形成在其上的长形凸轮的曲轴可旋转地设置在缸体内，使得长形凸轮的外表面与缸体的内圆筒表面在两个周向隔开的位置上接触，以形成一对工作腔。至少部分地设置于狭槽内的第一和第二叶片被向内偏置以接触长形凸轮的外表面。外置止推支承件设置为与缸体相邻，并且在该外置止推支承件中限定吸入压力通道，该吸入压力通道在凸轮的特定旋转角度下同时与每个工作腔流体连通，以将吸入压力工作流体从吸入压力入口抽入到两个工作腔。主支承件设置为与缸相邻并且至少部分地限定排出口，该排出口在长形凸轮的特定旋转角度下与工作腔流体连通。

附图说明

通过参照附图与本发明实施方式的以下描述，将使得本发明上述及其它特征和优点、及其实现方式变得更加清楚，并且使得本发明可以得到更好地理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的旋转式压缩机的立体图；

图2是该旋转式压缩机的平面图；

图3是沿图2中线A-A所截取并从箭头方向观看的该旋转式压缩机的剖视图，其中剖面穿过吸入口截取；

图4是穿过叶片截取的该旋转式压缩机的剖视图；

图5是穿过排出口截取的该旋转式压缩机的剖视图；

图6是穿过缸截取的该压缩机的横向剖视图；

图7是示出了吸入板的外置止推支承件的立体图；

图8是主支承件的立体图；

图9是替代性曲轴和凸轮设计的立体图；

图10是替代性实施方式的剖视图。

具体实施方式

图1示出形成本发明的一个实施方式的旋转式压缩机10。压缩机10包括外部密封壳体12，该外部密封壳体12包括例如通过焊接连接有上盖16和下盖18的中央部14。压缩机10的中央部14通过安装固定带26连接有具有入口22和出口吸入管24的常规的气液分离器(suctionaccumulator)20。被压缩的制冷剂经由排放管28从高压壳体12中排出。压缩机10可为加热回路和/或冷却回路的部件，并且用于压缩诸如制冷剂的工作液，该制冷剂例如为氢氟烃制冷剂、氯氟烃制冷剂、氢氯氟烃制冷剂或者二氧化碳制冷剂。

现在转到图3至图5，密封壳体12内安装有马达30和压缩机构32。密封壳体12的下部内形成有集油槽41(图3)。所述马达包括定子34和转子36。压缩机构32包括缸34、主支承件36和外置止推支承件40，缸34刚性连接至壳体中央部14的内表面35，主支承件36借助于多个螺栓38紧固至缸34，外置止推支承件40借助于多个螺栓42连接至缸34。吸入管24延伸穿过壳体12的中央段14并且被可密封地连结至缸体34，该缸体34与吸入口44连通，该吸入口44通向缸膛孔50的壁。

尽管长形凸轮46可以替代性地为借助于任何适合装置连接的独立元件，但优选为椭圆形的长形凸轮46优选地与曲轴14一体地连接。轴64可旋转地固定至转子28，并且如图6所示，凸轮46与缸34的膛孔50密封接合。

油道52延伸穿过椭圆形凸轮46并且向上穿过轴48。搅油部54从椭圆形凸轮46的油道52延伸，并且构造为将油向上抽入到通道52中，该通道52与椭圆形凸轮46中的通道56结合。通道56延伸穿过椭圆形凸轮46，并且将油引导至椭圆形凸轮46与马达30的转子28之间的主支承件36。为了使油进一步沿曲轴48的轴颈表面以及大体上完全沿主支承件36前进，曲轴48的轴颈表面可包括螺旋槽(未示出)。替代性地，通道56可延伸入曲轴48并且在主支承件36上方的位置处离开曲轴48，允许离开通道56的油沿所述轴颈表面并经由主支承件36流过。例如，油道56可与设置于主支承件36上方或主支承件36内的径向排出通道(未示出)流体连通。替代性地，油道52可如图所示延伸穿过曲轴48的整个长度。油道92从曲轴48的油道52延伸到止推支承件40的外置止推支承件表面。

参照图6，缸体34中形成有狭槽58，并且将叶片60设置于所述狭槽58内。在压缩机启动过程中，弹簧62使叶片60朝向缸34的中心径向向内偏置。启动后，排出压力工作流体被用于使叶片60径向向内偏置。缸34包括限定用于使椭圆形凸轮46在其中旋转的缸膛孔50的内圆筒面。

通过使用椭圆形凸轮46，消除了对滚动件的需要。结果，也消除了可能发生在滚动件接触面与偏心轮接触面之间的任何潜在磨损。此外，椭圆形凸轮46是对称的，并且在消除使用配重的需要的同时为曲轴48和压缩机的其它旋转部件提供适当的平衡性。因而，可减少使用椭圆形凸轮46的压缩机的总高度。

如上所示，叶片60在与椭圆形凸轮46的外表面66接触的位置朝向缸膛孔50的中心偏置。叶片60可涂上陶瓷材料或其它材料以减少叶片60与凸轮46的外表面66之间产生的摩擦。椭圆形凸轮46的外表面66与膛孔50的内圆筒表面在两个周向隔开的位置上接触，并且叶片60偏置靠在表面66上形成由叶片60、椭圆形凸轮46和缸34限定的两个工作腔68。

参照图3至图5，工作腔68在其相对的轴向两侧通过外置支承件40和主支承件36密封。外置支承件40包括支撑椭圆形凸轮46的止推面70、71。在曲轴48的旋转过程中，椭圆形凸轮46靠在止推面70、71上并在止推面70、71上旋转。椭圆形凸轮46与止推面70、71接触的表面以及止推面70、71、主支承件36的止推面72(图8)是相配合以密封工作腔68的精加工表面。

如图3和图7所示，外置支承件40包括形成在其中的吸入压力通道74。通道74绕由外置支承件40中的凸台73形成的油道76延伸，并且通道74形成为与缸34中的膛孔50流体连通的开式通道。

参照图6，随着椭圆形凸轮46沿顺时针方向运动，工作腔68的容积增大，将吸入压力工作流体抽入工作腔68。具体地，吸入压力工作流体通过缸体34中的吸入口44进入近侧的工作腔68和吸入压力通道74。为了均衡工作腔68中的压力，吸入压力工作流体通过吸入压力通道74被抽入，从椭圆形凸轮46下通过，绕流线型形状的分流器78，进入远侧的工作腔68。通过使用单个吸入口44将吸入压力流体抽入压缩机构32中，降低了加工和组装压缩机构32的成本。形成分流器的锥形部78与狭槽74的纵向轴线对齐，由此使吸入流体绕凸台73的流动平顺。

随着椭圆形凸轮46继续旋转，凸轮46的接触圆筒表面50的部分越过叶片60。此时，工作腔68的容积开始减少，包含在腔68中的工作流体的压力增加。随着工作腔68的容积在椭圆形凸轮46旋转时继续减少，工作腔68内的工作流体达到了基本上等于排出压力的压力。一旦达到该压力，片状阀82打开，工作流体经由缸34中的排出口80(图5)和主支承件36排出。设置于口80上方的片状阀82允许排出压力工作流体流入壳体12内部，但以已知的方式操作以防止排出压力工作流体一旦排出后再次进入口80。还示出了阀座84和罩86。排出压力工作流体流过马达30并且流出排出管28。

对于外置支承件40中的吸入压力通道74，附加地或者替代性地，主支承件36可设置有在工作腔68之间延伸并且围绕凸台90(图8)的吸入压力通道88。

参照图9和图10，公开了替代性实施方式。在该实施方式中，延伸穿过曲轴98的椭圆形凸轮96的横穿通道94允许通过吸入口44接收的吸入压力工作流体在工作腔68之间流动。具体地，通过吸入口44接收的这种压力工作流体进入近侧的工作腔68并且随后穿过横穿通道94流入到远侧的工作腔68。如图10所示，横穿通道94相对于由椭圆形凸轮96限定的椭圆的长轴以微小角度定向，使横穿通道94永不与凸轮96和膛孔50之间的接触点的排出侧流体连通。通道94和吸入压力通道70可相互结合使用，或者替代性地，分别使用。例如，在一个实施方式中，存在吸入压力通道72而不存在通道94。在另一替代性实施方式中，存在通道94而不存在吸入压力通道72。

除以上描述的益处之外，长形凸轮46的使用也消除了对外置轴颈支承件的需要。在典型的旋转压缩机中，外置轴颈绕搅油部延伸穿过外置支承件中的开口。轴颈与限定开口的外置支承件的一部分相互作用，从而在曲轴的旋转过程中防止曲轴和偏心轮的偏心运动。通过使用本发明实施方式中的椭圆形凸轮，作用在凸轮46的外表面66上的相反压力的相互作用基本上消除了对曲轴48上的外置轴颈的需要。通过消除对必须形成为精加工表面的这种轴颈的需要，对形成相应的精加工轴颈和外置支承件40的需求也消除了。因而，根据本发明的这种实施方式的旋转压缩机的制造成本也大致减少了。

尽管本发明已描述为具有优选的设计，但本发明可在不脱离所公开内容的精神和范围内进行进一步修改。因而本申请旨在涵盖使用本发明一般原理进行的本发明的任何变型、使用或者适应性修改。此外，本申请旨在涵盖虽然不属于本发明所公开内容但属于本发明所属领域公知技术或常用技术手段的变更，并且这些变更都落入所附权利要求的范围内。

Claims (22)

1.一种旋转式压缩机，包括：

外部密封壳体；

具有定子和转子的马达；

具有内圆筒表面的缸，所述内圆筒表面包括在其中形成的多个狭槽，所述内圆筒表面限定大致圆筒形的膛孔；

具有长形凸轮的曲轴，所述长形凸轮具有外表面，所述曲轴的所述长形凸轮被可旋转地设置在所述缸的缸体内，其中，所述凸轮的所述外表面与所述缸体的所述内圆筒表面在两个周向隔开的位置上接触，以形成一对工作腔；

第一叶片，所述第一叶片至少部分地设置于所述缸的所述多个狭槽中的一个内，所述第一叶片向内偏置以接触所述长形凸轮的所述外表面；

第二叶片，所述第二叶片至少部分地设置于所述缸的所述多个狭槽中的另一个内，所述第二叶片向内偏置以接触所述长形凸轮的所述外表面；

设置为与所述缸体相邻的外置支承件；

吸入压力入口，所述吸入压力入口与所述工作腔流体连通，以将吸入压力工作流体供给至所述工作腔；

主支承件，所述主支承件至少部分地限定排出口，所述排出口在所述长形凸轮的特定旋转角度与所述工作腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中：

所述主支承件设置在所述马达和所述缸的第一轴向端之间，所述曲轴延伸穿过所述主支承件并且可旋转地支撑在所述主支承件中；并且

所述外置支承件是外置止推支承件，所述外置止推支承件设置为与所述缸体的第二轴向端相邻，以支撑所述长形凸轮，基本上仅防止所述凸轮的轴向运动。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其中，所述外置支承件中包括吸入通道，所述吸入通道与所述吸入入口流体连通，并且穿过所述外置支承件延伸至所述长形凸轮的与所述吸入入口相反一侧的位置，所述吸入通道与所述工作腔流体连通。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其中，所述吸入通道形成为在所述外置止推支承件的面向所述缸的膛孔的止推表面中的狭槽。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其中，所述吸入入口在所述缸的膛孔的圆筒形壁上。

6.根据权利要求3所述的压缩机，其中，所述吸入入口在所述缸的膛孔的圆筒形壁上。

7.根据权利要求4所述的压缩机，其中，所述外置止推支承件包括与所述外部壳体中的集油槽连通的油道以及环绕所述油道的凸台，所述凸台具有包括锥形部的侧壁，所述锥形部与所述狭槽的纵向轴线对齐以使绕所述凸台的吸入流体的流动平顺。

8.根据权利要求3所述的压缩机，包括与所述工作腔流体连通的所述主支承件中的另外的吸入通道。

9.根据权利要求2所述的压缩机，包括与所述工作腔流体连通的所述主支承件中的吸入通道。

10.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述曲轴没有配重。

11.根据权利要求1所述的压缩机，包括至少一个吸入流体横穿通道，所述至少一个吸入流体横穿通道延伸穿过所述长形凸轮以在所述工作腔之间传送吸入压力流体。

12.根据权利要求11所述的压缩机，其中，所述长形凸轮是椭圆形的并且所述凸轮吸入流体通道设置为相对于所述椭圆形凸轮的长轴成角度。

13.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述长形凸轮是椭圆形的。

14.根据权利要求10所述的压缩机，其中，所述长形凸轮是椭圆形的。

15.一种旋转式压缩机，包括：

外部密封壳体；

具有定子和转子的马达；

具有内圆筒表面的缸，所述内圆筒表面包括在其中形成的多个狭槽，所述内圆筒表面限定大致圆筒形的膛孔；

具有长形凸轮的曲轴，所述长形凸轮具有外表面并且被可旋转地设置在所述缸的缸体内，所述长形凸轮的所述外表面与所述缸的膛孔的所述内圆筒表面在两个周向隔开的位置上接触，以形成一对工作腔；

第一和第二叶片，所述第一和第二叶片至少部分地设置于所述缸的狭槽中的各自一个内，所述叶片向内偏置以接触所述长形凸轮的所述外表面；

外置止推支承件，所述外置止推支承件设置为与所述缸体相邻并且在所述外置止推支承件中限定吸入压力通道，所述吸入压力通道同时与每个所述工作腔流体连通，以将吸入压力工作流体从吸入压力入口抽入到两个所述工作腔；

主支承件，所述主支承件至少部分地限定排出口，所述排出口与所述工作腔流体连通。

16.根据权利要求15所述的压缩机，其中：

所述主支承件设置在所述马达和所述缸的第一轴向端之间，所述曲轴延伸穿过所述主支承件并且被可旋转地支撑在所述主支承件中；并且

所述外置止推支承件设置为与所述缸体的第二轴向端相邻以支撑所述长形凸轮，基本上仅防止所述凸轮的轴向运动。

17.根据权利要求16所述的压缩机，其中，所述吸入通道形成为在所述外置支承件的面向所述缸的膛孔的止推表面中的狭槽。

18.根据权利要求17所述的压缩机，其中，所述外置止推支承件包括与所述外部壳体中的集油槽连通的油道以及环绕所述油道的凸台，所述凸台具有包括锥形部的侧壁，所述锥形部与所述槽的纵向轴线对齐以使绕所述凸台的吸入流体的流动平顺。

19.根据权利要求15所述的压缩机，包括与所述工作腔进行流体连通的所述主支承件中的另外的吸入通道。

20.根据权利要求15所述的压缩机，其中，所述曲轴没有配重。

21.根据权利要求15所述的压缩机，其中，所述凸轮是椭圆形的。

22.根据权利要求21所述的压缩机，其中，所述曲轴没有配重。

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