CN102889208A

CN102889208A - 一种有轴向柔性密封的涡旋压缩机

Info

Publication number: CN102889208A
Application number: CN2012104007392A
Authority: CN
Inventors: 郭华明
Original assignee: SUZHOU YINGHUATE REFRIGERATION EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU YINGHUATE REFRIGERATION EQUIPMENT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-01-23

Abstract

一种有轴向柔性密封的涡旋式压缩机，动涡盘3与支承架16间设置有双背压腔，分别与涡旋压缩腔和排气腔连通，推动动涡盘3与静涡盘2轴向贴紧，从而实现了动涡盘3与静涡盘2的轴向密封，减小动涡盘3与支承架16止推面间24的滑动磨损和功耗。

Description

一种有轴向柔性密封的涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机，本发明还涉及一种涡旋式压缩机的轴向柔性密封技术。

背景技术

作为容积式压缩机，涡旋式压缩机具有能效高、体积小等优点，已被广泛应用于空气压缩、空调和冷冻等领域。轴向柔性密封技术的应用改善了涡卷端面的密封，提高了压缩机的容积效率，由于其对轴向尺寸偏差的不敏感，也降低了压缩机的加工和装配难度。

涡旋式压缩机，通常包含电机、曲轴、动涡盘、静涡盘、防转机构，支承架、卸载轴套，外壳。静涡盘基板的一侧设置有沿轴线生长的涡卷，另一侧设置有排气孔，静涡盘的旋转被限制，径向位移也被限制，轴线方向上被固定或可在一定的范围内移动形成轴向柔性。动涡盘基板的一侧设置有沿轴线生长的涡卷，另一侧设置有突起特征，此突起特征内有轴承孔。动涡盘和静涡盘经防转机构藕合，可相对平动无相对转动。支承架固定于外壳，设置有轴承孔和止推面，该止推面支承动涡盘。曲轴与压缩机电机的转子固接，其主轴颈支承于支承架的轴承孔，曲轴的曲柄与动涡盘的轴承孔联接。压缩机电机旋转时，曲轴的曲柄驱动动涡盘相对静涡盘作无相对转动的公转运动，动涡盘和静涡盘的涡卷相互啮合形成多对压缩腔，该压缩腔沿涡卷自外向内移动，体积渐渐缩小，从而实现对介质的压缩。

有轴向柔性密封的涡旋压缩机其常见的实现方式有如下二种：

1.专利US 5,102,316公开了一种低压式涡旋压缩机的轴向密封技术。静涡盘的顶部设置有背压腔，该背压腔与涡旋的压缩腔连通，设置有浮动密封板，通过安装于浮动密封板的内外密封圈将背压腔分别与吸气侧的低压和排气侧的高压隔离，形成相对封闭的背压腔，其压力与吸气压力和连通孔的位置相关。浮动密封板的顶部与隔板端面间有密封面，将低压侧和高压侧隔离。静涡盘的径向和周向被限制，轴向上可沿导套有一定的滑动。动涡盘的背面支承于支承架的止推面。压缩机工作时，背压腔的压力与排气口的压力共同作用，将静涡盘沿轴向推向动涡盘并与之贴合，可实现动涡盘和静涡盘涡圈端面的柔性密封。由于静涡盘所受的轴向推动力与吸气压力和排气压力相关，此解决方案能较好的适应不同的工况。但静涡盘所受的轴向推动力最终将作用于支承架的止推面，并形成滑动摩擦，增加了压缩机的功耗。

2.针对于高压式设计的轴向密封技术，现有技术通常的做法是将静涡盘固定于支承架，动涡盘在轴向上有一定间隙可轴向移动，静涡盘和动涡盘置于与静涡盘排气口连通的高压侧。动涡盘与支承架间设置有背压腔，安装于背压腔的内外密封圈将背压腔分别与高压侧和低压侧隔离，背压腔通过连通孔与涡旋的压缩腔连通，其内的压力与吸气压力及连通孔的位置相关，内密封圈的内侧面积受高压作用。压缩机工作时，背压腔的压力和内密封圈内的高压共同作用将动涡盘沿轴向推动与静涡盘贴合，从而实现动涡盘和静涡盘的轴向柔性密封。但此解决方案的局限性在于其只能应用于高压式涡旋压缩机，不能应用在低压式涡旋压缩机中。

发明内容

本发明公开了一种低压式涡旋式压缩机的轴向柔性密封设计。动涡盘的底面与支承架间设置有双背压腔，外背压腔通过连通孔与涡旋的压缩腔连通，内背压腔通过连通孔与静涡盘的排气口连通。压缩机工作时，双背压腔内的压力共同作用，将动涡盘沿轴向推动，克服涡旋压缩腔内的气体力，使动涡盘和静涡盘的涡卷轴向贴合，形成端面密封力，可减小端面泄漏。此解决方案可与径向柔性密封技术结合，实现动涡盘与静涡盘的径向及轴向双柔性密封，有效地减小压缩机的侧面泄漏和端面泄漏。由于双背压腔分别与吸气压力区和排气压力区连通，动涡盘和静涡盘的涡卷端面密封力与吸气压力和排气压力相关，可优化设计背压腔的面积和连通孔的压力位置，实现在运行范围内的不同工况下密封力的合理设计。同时动涡盘的背面不与支承架的止推面接触，避免了滑动磨损，降低了压缩机的功耗。

附图说明：

图1：一种有轴向柔性密封的涡旋式压缩机的侧视截面图。

图2：图1所示压缩机的轴向截面图.

图3：图1的局部放大图。

图4：图1所示压缩机设计有径向柔性密封机构的局部轴向截面图。

具体实施方式

一种涡旋式压缩机，包含电机12，曲轴13，动涡盘3，静涡盘2，十字滑环4，支承架16，外壳14，所述的电机12，曲轴13，动涡盘3，静涡盘2，十字滑环4，支承架16均处在与压缩机吸气口5连通的低压侧，静涡盘2被固定于支承架16，动涡盘3置于静涡盘2和支承架16间，在轴向上有一定间隙以实现动涡盘3的轴向浮动，动涡盘3和静涡盘2经十字滑环4藕合，可形成至少一对的相对封闭的压缩腔25和26，其特征在于：所述的动涡盘3的背面与所述的支承架16的端面间设置有第一密封腔8和第二密封腔10，分别与所述的相对封闭的压缩腔6a及所述静涡盘2的排气口17a连通，所述的二个密封腔内的压力可推动所述动涡盘3在轴向上与所述的静涡盘2贴紧。而所述的第一和第二密封腔的密封件7，9和11截面大致为矩形，所述密封件与所述动涡盘3背面间设置有金属片，以减小所述密封件的磨损，所述密封件底部垫有弹性元件。

其工作原理结合图1-3所示，静涡盘2有排气口1，轴向、径向和周向旋转被限制。动涡盘3轴向上被置于静涡盘2和支承架16之间，轴向上设置有间隙22，动涡盘3可轴向浮动，经十字滑环4与静涡盘2联结，可相对静涡盘2做无转动的公转运动。其基板上设计有连通孔6a、6b、6c、17a、17b、17c。支承架16止推面上设置有三个密封槽，将矩形密封圈7、9、11置于所述的密封槽中，与动涡盘3的背面形成二个背压腔8、10，背压腔8经连通孔6a、6b、6c与涡旋压缩腔25连通；背压腔10经连通孔17a、17b、17c与静涡盘2的排气口1连通。压缩机工作时，曲轴13驱动动涡盘3相对静涡盘2做无相对转动的公转运动，形成至少一对压缩腔25、26。压缩腔25、26沿涡卷壁自外向内移动，体积渐渐缩小，最后经排气口1排出。压缩过程中，压缩腔25经连通孔6a、6b、6c将压力传递至背压腔8，排气口1的压力经连通孔17a、17b、17c将压力传递至背压腔10。背压腔8、10内的压力推动动涡盘3与静涡盘2轴向贴合，克服压缩腔内的气体力后，在涡卷的端面和底面间形成密封面27、28。调整连通孔6a的位置和背压腔8、10的面积，即可实现密封面27、28上的密封力的优化。考虑到密封圈7、9、11的上端面与动涡盘3的底面间有滑动摩擦，可在密封圈7、9、11的上端面上包覆金属耐磨片。为保证密封圈7、9、11的上端面与动涡盘3的底面贴紧以实现启动阶段的密封，可在支承架16止推面24上设置的三个密封槽底设置弹性元件，将密封圈7、9、11顶起。

如图4所示，实施方案1所述的压缩机，设计有径向柔性密封机构。曲轴13的曲柄19上设置有与其轴线平行的驱动平面18，该驱动平面18与动涡盘3的公转半径成一锐角。卸载轴套15的内表面上设置有与其轴线平行的驱动平面21。压缩机工作时，驱动平面18与驱动平面21贴合，曲轴13通过驱动平面18和驱动平面21传递驱动力至动涡盘3，并通过所述的锐角在径向上产生分力推动动涡盘3与静涡盘2在径向贴紧，从而实现径向密封。其详细的作用机理见专利：US5,295,813。

Claims

1.一种涡旋式压缩机，包含电机(12)，曲轴(13)，动涡盘(3)，静涡盘(2)，十字滑环(4)，支承架(16)，外壳(14)，所述的电机(12)，曲轴(13)，动涡盘(3)，静涡盘(2)，十字滑环(4)，支承架(16)均处在与压缩机吸气口(5)连通的低压侧，静涡盘(2)被固定于支承架(16)，动涡盘(3)置于静涡盘(2)和支承架(16)间，在轴向上有一定间隙以实现动涡盘(3)的轴向浮动，动涡盘(3)和静涡盘(2)经十字滑环(4)藕合，可形成至少一对的相对封闭的压缩腔，其特征在于：所述的动涡盘(3)的背面与所述的支承架(16)的端面间设置有二个密封腔(8)和(10)，分别与所述的相对封闭的压缩腔及所述静涡盘(2)的排气口连通，所述的二个密封腔(8)和(10)内的压力可推动所述动涡盘(3)在轴向上与所述的静涡盘(2)贴紧。

2.权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述的二个密封腔中，外侧的第一密封腔(10)与所述的相对封闭的压缩腔连通，内侧的第二密封腔(8)与所述静涡盘的排气口(1)连通。

3.权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于：所述的第一(10)和第二密封腔(8)的密封件(7)，(9)和(11)截面大致为矩形，所述密封件(7)，(9)和(11)与所述动涡盘(3)背面间设置有金属片，以减小所述密封件的磨损(7)，(9)和(11)，所述密封件(7)，(9)和(11)底部垫有弹性元件。

4.权利要求1，2，3所述的涡旋式压缩机，还包含卸载轴套(15)，卸载轴套(15)内孔上设置有与轴线平行的平面(21)，所述曲轴曲柄(19)上设置有与轴线平行的平面(18)，所述卸载轴套(15)的平面(21)与所述曲轴曲柄(19)的平面(18)贴合，所述动涡盘(3)的轴承孔与所述曲轴曲柄(19)通过卸载轴套(15)联结，所述曲轴曲柄(19)通过所述的平面(18)和(21)传递驱动力于所述动涡盘(3)，所述动涡盘(3)可沿所述平面(18)(21)在径向上相对所述静涡盘(2)移动，以实现径向柔性密封及卸载。