CN103362801B - 一种涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种涡旋式压缩机，固定涡旋件的端板上设有由相连的沟槽和油膜密封槽组成的环形凹槽，由于旋转涡旋件的端板周缘的运动范围始终处在环形凹槽之间，所以不会与环形凹槽任何一个周缘发生摩擦；由于沟槽深且窄，所以固定涡旋件的各处受力基本均匀，加之油膜密封槽在两涡旋件之间形成了油膜密封层，所以加大了两涡旋件之间的吸力，所以不会发生倾覆现象。

Description

一种涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机。

背景技术

涡旋式压缩机，与其他压缩机相比，由于具有效率高、可靠性高并且静音等优点，因此广泛用于家用及商用制冷空调器。在此类涡旋式压缩机中，其固定涡旋件上与绕行旋转涡旋件端板的相对表面通常设置有基本呈环形的密封部分，并且具有与该环形密封部分外侧相连的环形凹槽。

如图1所示，现有技术1的涡旋压缩机固定涡旋件30a具有涡卷140，涡卷140的外侧周向具有由固定涡旋件30a的端板与旋转涡旋件的端板形成的基本为环状的密封部分300以及环形凹槽320。在环形凹槽320的靠近吸气口130处设一背压压力调整阀150，当背压压力过大时，阀口160开启，背压介质进入吸气口130及各压缩腔室维持背压支撑平衡。

然而，在这种对密封及运动平衡具有高要求的涡旋体结构中，凹槽320截面形状的设计对压缩机的性能高效化产生一定影响。

如图2和图3所示，在现有技术1中，固定涡旋件30a表面的凹槽320具有内侧周缘角320a和外侧周缘角320b，旋转涡旋件30b具有端板周缘角310，图2为凹槽320的内侧周缘角320a、外侧周缘角320b与端板周缘角310的位置关系示意图，图3为它们之间截面的尺寸关系示意图。可以看出，在旋转涡旋件30b端板的偏移量变到最大值的过程中，固定涡旋件凹槽320的内外侧周缘角320a、320b都会与旋转涡旋件30b端板的周缘角310滑动接触。

预先分别定义如下几个距离的名称：R：旋转涡旋件30b的端板半径。d：固定涡旋件30a的端板中心轴与旋转涡旋件30b的端板中心轴之间的距离，即偏心距，始终为一固定值。R1：固定涡旋件30a表面的凹槽320的内侧周缘角320a与固定涡旋件30a的端板中心轴之间的距离。R2：固定涡旋件30a表面的凹槽320的外侧周缘角320b与固定涡旋件30a的端板中心轴之间的距离。即存在以下关系式：R+d＞R2，R-d＜R1，也就是：R1+d＞R＞R2-d。

此种结构的压缩机在运转过程中，旋转涡旋件30b端板的周缘角310先进入固定涡旋件30a端板上的凹槽320中，然后再从凹槽320中出来，则可以预见由固定涡旋件30a端板凹槽外侧周缘角320b和旋转涡旋件30b端板的周缘角310的碰撞而产生的滑动阻力会增加。相同的情况也发生于固定涡旋件30a端板凹槽内侧周缘角320a和旋转涡旋件30b端板的周缘角310之间，但可能性较之前者稍低。在任一周缘角的凸起形状高于固定涡旋件30a端板和旋转涡旋件30b端板之间的间隙的情况下，凸起物产生的分离力会降低两涡旋件的端面密封作用，从而使压缩机性能降低。

如图4和图5所示，现有技术2对现有技术1作了一定改进，并有效解决了现有技术1中的凹槽320b外侧推进部分滑动磨损导致的端面密封问题。具有下列关系式：R+d＜R2，R-d＞R1，也就是：R1+d＜R＜R2-d。但是，即使是这种结构的凹槽，与施加在旋转涡旋件30b端板上的相同背压也会作用于环形凹槽320上，从而使压缩机背压减少。一方面，当压缩机频繁地在低压缩比条件下运行时，旋转涡旋件30b可能由于背压压力不足而在轴向气体力的作用下与固定涡旋件30a分离。另一方面，再者，在旋转涡旋件30b运转过程中，覆盖凹槽的一侧的背压受力较之相对一侧的要少，即旋转涡旋件30b的端板两端的受力情况不一致，这样的结果是旋转涡旋件30b端板在运转过程中，容易发生倾覆的情况，导致旋转涡旋件30b的密封性能降低，压缩机性能变差，另外也加剧旋转涡旋件30b与固定涡旋件30a间螺旋形卷的磨损，最终影响压缩机的性能和寿命。

发明内容

本发明提供的一种涡旋式压缩机，解决了涡旋件倾覆现象，还解决了两涡旋件之间的环形凹槽与旋转涡旋件端板周缘的滑动接触摩擦问题。

本发明提供了一种涡旋式压缩机，包括彼此啮合的固定涡盘件和旋转涡盘件，所述固定涡盘件设有固定涡盘件涡卷和固定涡盘件端板，所述旋转涡盘件设有与固定涡盘件涡卷啮合的旋转涡盘件涡卷，所述旋转涡盘件还设有与固定涡盘件端板滑动接触的旋转涡盘件端板，其中，所述固定涡盘件端板与旋转涡盘件端板滑动接触的一面上设有基本呈环状的密封部分，该密封部分与旋转涡盘件端板滑动接触，所述密封部分外侧设有基本为环状的环形凹槽，环形凹槽包括相连的沟槽和比沟槽浅的油膜密封槽，所述沟槽设于油膜密封槽的内侧，所述沟槽靠近固定涡盘件中心轴的侧边设为环形凹槽内侧周缘，所述油膜密封槽远离固定涡盘件中心轴的侧边设为环形凹槽外侧周缘，所述旋转涡盘件端板上与固定涡盘件端板滑动接触的一面的边缘设为旋转涡盘件端板周缘，所述旋转涡盘件端板周缘至旋转涡盘件中心轴的距离设为R，固定涡旋件中心轴与旋转涡旋件中心轴之间的距离设为偏心距d，所述环形凹槽内侧周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R1，所述环形凹槽外侧周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R2，它们满足以下关系：R1+d＜R＜R2-d。

优选的，所述固定涡盘件端板与旋转涡盘件端板滑动接触的一面上设有沉槽，所述沉槽设在密封部分外缘处，并连通沟槽和油膜密封槽。

优选的，所述沉槽的深度至少比油膜密封槽的深度大0.5mm，而小于旋转涡旋件的涡卷的高度的1/5。

优选的，所述固定涡旋件的涡卷厚度定义为t，所述基本呈环状的密封部分的最小径向宽度为3/8t。

优选的，所述沟槽的深度为0.25~0.75mm，宽度0.5~0.8mm。

优选的，所述油膜密封槽的深度为0.025~0.2mm。

优选的，所述沟槽和油膜密封槽相连的部位设为环形凹槽中间周缘，所述环形凹槽中间周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R3，所述旋转涡旋件的一侧始终满足关系式：R1+d＜R＜R3+d，相对旋转涡旋件中心轴的另一侧始终满足关系式：R3-d＜R＜R2-d。

优选的，所述旋转涡旋件端板周缘的截面为倒角或圆角。

更优选的，所述倒角的度数为45°，边长不大于0.5mm。

更优选的，所述圆角的半径不大于0.5mm。

优选的，所述沟槽的截面形状为梯形或圆弧形。

本发明的一种涡旋式压缩机，固定涡旋件的端板上设有由相连的沟槽和油膜密封槽组成的环形凹槽，由于旋转涡旋件的端板周缘的运动范围始终处在环形凹槽之间，所以不会与环形凹槽任何一个周缘发生摩擦；由于沟槽深且窄，所以两涡旋件的各处受力基本均匀，加之油膜密封槽在两涡旋件之间形成了油膜密封层，所以加大了两涡旋件之间的吸力，所以不会发生倾覆现象。

附图说明

图1是现有技术的涡旋压缩机固定涡旋件俯视示意图。

图2是现有技术1固定涡旋件端板和旋转涡旋件端板周缘位置关系示意图。

图3是现有技术1固定涡旋件端板表面凹槽与旋转涡旋件端板周缘的尺寸关系示意图。

图4是现有技术2的固定涡旋件端板和旋转涡旋件端板周缘位置关系示意图。

图5是现有技术2的固定涡旋件端板表面凹槽与旋转涡旋件端板周缘的尺寸关系示意图。

图6是本发明实施例的涡旋压缩机剖面示意图。

图7是本发明实施例的涡旋压缩机固定涡旋件俯视图。

图8是本发明实施例的旋转涡旋件端板的周缘和环形凹槽的位置关系示意图。

图9是本发明实施例沿固定涡旋件的中心轴和旋转涡旋件的中心轴形成的平面的截面示意图。

图10是本发明实施例的另一种环形凹槽截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步描述。

如图6所示，涡旋式压缩机主要由密闭壳体1、气体压缩组件3和电机驱动组件4构成。气体压缩组件3包括固定涡旋件3a和旋转涡旋件3b，位于密封壳体1的上部；电机驱动组件4包括定子4a和转子4b，装于密封壳体1的中部，密封壳体1的底部盛有用于润滑压缩机的润滑油11。涡旋式压缩机还包括：曲轴2、支架5、十字滑环6、吸气管和排气管8、油泵装置9和主轴承12。其中，定子4a热套于密闭容器1内，转子4b热压于曲轴2上，支架5固定于密闭容器中并带有支撑曲轴2的主轴承12，曲轴2的上端偏心轴安装于旋转涡旋件3b端板的凸出部中，由驱动轴承支撑。在电机驱动组件4的驱动下，曲轴2随着转子4b绕轴线旋转，偏心轴带动涡旋件3b绕主轴轴线旋转运动并由十字滑环6防止自转，从而形成公转运动。这样，从固定涡旋端板3a的进口吸入的制冷气体在旋转涡旋件端板3b的公转作用下逐渐在压缩室中连续压缩，最后由设置在固定涡旋件的中心排气孔10排出。

如图7至图10所示，一种涡旋式压缩机，包括彼此啮合的固定涡盘件3a和旋转涡盘件3b，所述固定涡盘件3a设有固定涡盘件涡卷和固定涡盘件端板，所述旋转涡盘件3b设有与固定涡盘件涡卷啮合的旋转涡盘件涡卷，所述旋转涡盘件3b还设有与固定涡盘件端板滑动接触的旋转涡盘件端板，其中，所述固定涡盘件端板与旋转涡盘件端板滑动接触的一面上设有沉槽15，还设有如图7阴影部分所示的基本呈环状的密封部分30，由于该密封部分30为固定涡盘件涡卷的延伸部分，所以呈一不规则的环状，该密封部分30与旋转涡盘件端板滑动接触，所述密封部分30外侧设有基本为环状的环形凹槽，环形凹槽包括相连的沟槽32和比沟槽32浅的油膜密封槽33，所述沟槽32设于油膜密封槽33的内侧，所述沟槽32靠近固定涡盘件3a中心轴的侧边设为环形凹槽内侧周缘32a，所述油膜密封槽33远离固定涡盘件3a中心轴的侧边设为环形凹槽外侧周缘32b，所述沟槽32和油膜密封槽33相连的部位设为环形凹槽中间周缘32c，所述旋转涡盘件端板上与固定涡盘件端板滑动接触的一面的边缘设为旋转涡盘件端板周缘31，所述旋转涡盘件端板周缘31至旋转涡盘件中心轴的距离设为R，固定涡旋件中心轴与旋转涡旋件中心轴之间的距离设为偏心距d，所述环形凹槽内侧周缘32a至固定涡盘件中心轴的距离设为R1，所述环形凹槽外侧周缘32b至固定涡盘件中心轴的距离设为R2，所述环形凹槽中间周缘32c至固定涡盘件中心轴的距离设为R3，它们具有以下关系：

R1+d＜R＜R2-d。

具体的，在压缩机压缩气体的过程中，压缩室内势必产生压缩的气体力作用于固定涡旋件3a和旋转涡旋件3b的涡卷及端板。这样旋转涡旋件3b在该力的作用下有偏离固定涡旋件3a的趋势。此时，由于油泵装置9持续不断地往上提供底部油池中的润滑油11，在旋转涡旋件3b和机架5之间形成预定的背压。为了确保维持一定的背压，以保证旋转涡旋件3b与固定涡旋件3a不分离的同时，两者之间也不能过度挤压造成涡卷顶部的磨损，优选的，在固定涡旋件端板密封部分30的外缘处设置沉槽15，该沉槽15的作用相当于单向阀，沉槽15连通沟槽32及油膜密封槽33，并始终与旋转涡旋件3b的端板背压油保持连通。当背压压力过大时，由于背压与吸气压力（本发明也不限于吸气压力，还包括沉槽15所连通的小于背压的压缩室压力），沉槽15的阀口16打开向压缩室泄压；当背压压力较小时，阀口16保持关闭状态，这样让背压维持在一个合适的范围内，同时也给压缩室供油进行必要的冷却、密封和润滑。

所述沉槽15的深度至少比油膜密封槽的深度大0.5mm，而小于旋转涡旋件3b的涡卷的高度的1/5。

所述固定涡旋件3a的涡卷厚度定义为“t”时，所述基本呈环状的密封部分30的最小径向宽度为3/8t。

所述沟槽32的深度设为0.25~0.75mm，宽度0.5~0.8mm。

所述油膜密封槽33的深度设为0.025~0.2mm，以满足涡旋压缩机不同粘度等级的冷冻油油膜厚度的要求。

图9为沿固定涡旋件的中心轴和旋转涡旋件的中心轴形成的平面的截面示意图，旋转涡旋件始终满足：R1+d＜R＜R2-d；旋转涡旋件的一侧始终满足关系式：R1+d＜R＜R3+d，相对旋转涡旋件中心轴的另一侧始终满足关系式：R3-d＜R＜R2-d。

旋转涡旋件始终满足：R1+d＜R＜R2-d，是指：旋转涡旋件3b的端板周缘31始终处于沟槽32的环形凹槽内侧周缘32a的外侧，亦处于凹槽外侧周缘32b的内侧，这样避免了与任何一个周缘角的滑动摩擦接触，另外由于沟槽32的宽度十分窄，也不会造成背压损失，使两涡旋盘之间的端板具有良好的滑动密封性能。

在旋转涡旋件的一侧端板，R1+d＜R＜R3+d。具体的，旋转涡旋件3b的一侧端板周缘31始终处于沟槽32的环形凹槽内侧周缘32a的外侧，亦处于环形凹槽中间周缘32c的内侧，这样避免了与环形凹槽内侧周缘32a的滑动摩擦接触。

在相对旋转涡旋件中心轴的另一侧端板，R3-d＜R＜R2-d。具体的，由于R3-d＜R，旋转涡旋件3b的一侧端板周缘31始终处于环形凹槽中间周缘32c的外侧，旋转涡旋件3b的端板周缘角31附近表面与固定涡旋件3a的油膜密封浅槽形成油膜密封。此时沟槽32部分处于两涡旋件的端板之间，因其宽度很窄，深度也较薄，由侧面引入微小的油压基本可以忽略，另一方面，外侧油膜密封槽中形成油膜密封层，油膜密封层的张力也对两涡旋盘的端板产生一定的吸力，起到一定增强背压的作用，防止了旋转涡旋件的倾覆。由于R＜R2-d，旋转涡旋件3b的一侧端板周缘31始终亦处于环形凹槽外侧周缘32b的内侧，则旋转涡旋件3b的端板周缘31不会碰到环形凹槽外侧周缘32b，即避免了边缘角的彼此的滑动磨损以及因此而导致的断面泄露。

更好的，考虑零件的加工误差以及压缩机长期运行的可靠性，旋转涡旋件3b的周缘31的截面可以做成倒角或者圆角，其中倒角度数为45°，边长不大于0.5mm，圆角的半径不大于0.5mm。

以上发明实施例的所述沟槽32的截面形状为梯形。

如图10所示，该实施例与本发明实施例的不同点在于沟槽32的截面形状设置为圆弧形，加工成该形状的优点在于：结构更简单，加工起来更为方便。

本发明的一种涡旋式压缩机，固定涡旋件的端板上设有由相连的沟槽和油膜密封槽组成的环形凹槽，由于旋转涡旋件的端板周缘的运动范围始终处在环形凹槽之间，所以不会与环形凹槽任何一个周缘发生摩擦；由于沟槽深且窄，所以两涡旋件的各处受力基本均匀，加之油膜密封槽在两涡旋件之间形成了油膜密封层，所以加大了两涡旋件之间的吸力，所以不会发生倾覆现象。两涡旋件端板的密封性能得到保证，使得这种结构的涡旋压缩机具有十分优良的密封性能、较高的压缩效率以及运转平稳性，寿命更佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种涡旋式压缩机，包括彼此啮合的固定涡盘件和旋转涡盘件，所述固定涡盘件设有固定涡盘件涡卷和固定涡盘件端板，所述旋转涡盘件设有与固定涡盘件涡卷啮合的旋转涡盘件涡卷，所述旋转涡盘件还设有与固定涡盘件端板滑动接触的旋转涡盘件端板，其特征在于，

所述固定涡盘件端板与旋转涡盘件端板滑动接触的一面上设有基本呈环状的密封部分，该密封部分与旋转涡盘件端板滑动接触，所述密封部分外侧设有基本为环状的环形凹槽，环形凹槽包括相连的沟槽和比沟槽浅的油膜密封槽，所述沟槽设于油膜密封槽的内侧，所述沟槽靠近固定涡盘件中心轴的侧边设为环形凹槽内侧周缘，所述油膜密封槽远离固定涡盘件中心轴的侧边设为环形凹槽外侧周缘，所述旋转涡盘件端板上与固定涡盘件端板滑动接触的一面的边缘设为旋转涡盘件端板周缘，

所述旋转涡盘件端板周缘至旋转涡盘件中心轴的距离设为R，固定涡旋件中心轴与旋转涡旋件中心轴之间的距离设为偏心距d，所述环形凹槽内侧周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R1，所述环形凹槽外侧周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R2，它们满足以下关系：

R1+d＜R＜R2-d。

2.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述固定涡盘件端板与旋转涡盘件端板滑动接触的一面上设有沉槽，所述沉槽设在密封部分外缘处，并连通沟槽和油膜密封槽。

3.如权利要求2所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述沉槽的深度至少比油膜密封槽的深度大0.5mm，而小于旋转涡旋件的涡卷的高度的1/5。

4.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述固定涡旋件的涡卷厚度定义为t，所述基本呈环状的密封部分的最小径向宽度为3/8t。

5.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述沟槽的深度为0.25~0.75mm，宽度0.5~0.8mm。

6.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述油膜密封槽的深度为0.025~0.2mm。

7.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述沟槽和油膜密封槽相连的部位设为环形凹槽中间周缘，所述环形凹槽中间周缘至固定涡盘件中心轴的距离设为R3，所述旋转涡旋件的一侧始终满足关系式：R1+d＜R＜R3+d，相对旋转涡旋件中心轴的另一侧始终满足关系式：R3-d＜R＜R2-d。

8.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述旋转涡旋件端板周缘的截面为倒角或圆角。

9.如权利要求8所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述倒角的度数为45°，边长不大于0.5mm。

10.如权利要求8所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述圆角的半径不大于0.5mm。

11.如权利要求1所述的一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述沟槽的截面形状为梯形或圆弧形。