CN103415703A - 涡旋式制冷压缩机 - Google Patents

Abstract

一种涡旋式压缩机，包括：定涡壳和动涡壳（6，9），各涡壳均包括板（7，11），其设有涡旋盘（8，12），涡旋盘限定出可变容积压缩室（13）；分隔板（16），其安装在所述定涡壳（6）的所述板（7），并与后者限定出第一中间容积（19）；和排放室（22），其由分隔板和密封外壳限定出。压缩机包括：旁通通道（32），其用于将第一中间容积（19）和中间压缩室（13b）连通；流道（33），其用于将第一中间容积（19）和排放室（22）连通；和与流道（33）相配合的旁通阀（34），与流道相配合的各旁通阀（34）均安装在分隔板的朝向排放室的表面上，并能够在关闭与打开相应的流道（33）的关闭与打开位置之间移动。

Description

涡旋式制冷压缩机

本发明涉及一种涡旋式制冷压缩机。

已知一种涡旋式制冷压缩机，它包括密封壳体，其容纳有定涡壳和做轨道运动的动涡壳，各涡壳均包括板，涡旋盘从板中延伸出，定涡壳和动涡壳的涡旋盘彼此啮合并限定出可变容积的压缩室，该压缩室的容积由允许制冷剂气体进入的外侧向内侧逐渐减小。

因此，在第一涡壳和第二涡壳做相对的轨道运动期间，由于压缩室的容积的减小，制冷剂气体被压缩，并被传输至第一和第二涡壳的中心。被压缩的制冷剂气体从中心区域离开并通过在定涡壳的中心区域形成的排放管道流向排放室。

为了根据季节（更具体地，根据制冷需要）改善这种压缩机的性能，该压缩机可以具有可变容积和/或可变压缩率。

文献US5,855,475描述了一种具有可变压缩率的涡旋式制冷压缩机，其一方面包括制冷剂流通的通道孔，其在定涡壳的板中形成，并且各通道孔分别通向压缩室之一和排放室，另一方面，该压缩机还包括排放阀，其设置在定涡壳的板的朝向涡旋盘的反面的表面上，并且每个排放阀能够在允许制冷剂流体从相应的压缩室排放到排放室的打开位置和禁止制冷器流体从相应的压缩室排放到排放室的关闭位置之间移动。

当旁通阀之一在其朝向定涡壳的板的面上，受到低于排放室中的压力的压力时，所述阀被保持在其关闭位置，并将相应的压缩室与排放室隔开。由此，压缩机的压缩率被保持在其最大值。

当旁通阀之一在其朝向定涡壳的板的面上，受到高于排放室中的压力的压力时，所述阀弹性形变至其打开位置，并将相应的压缩室与排放室连通。因此，其结果是在一部分制冷剂流体到达涡旋盘中央之前，这部分在通道孔所通向的压缩室中被压缩的制冷剂流体被排放到排放室中。

这种通道孔和旁通阀的存在能够根据运行条件降低各压缩室的压缩率，从而避免制冷剂流体的过度压缩。这种配置必然能够改善压缩机的输出。

为了降低施加在定涡壳上的、因此也就是动涡壳和动涡壳的驱动轴上的机械力，并降低从排放室经由定涡壳向压缩室的热传递，已知可在定涡壳的板的朝向排放室的面上安装分隔板，从而使得该排放室至少部分地由压缩机的密封外壳和分隔板限定出。因此，这种分隔板的存在能够增强压缩机的可靠性。

此外，为了进一步改善压缩机的可靠性，已知可以将分隔板安装成能够相对定涡壳在基本平行于压缩机的纵轴线的方向上移动。

但是，如文献US5,855,475中所述，在配有分隔板的压缩机的定涡壳的上表面安装旁通阀是困难的，甚至是不可能的，因为接触定涡壳的上表面的通路由于分隔板的存在被阻挡。

本发明的目的在于解决这些缺陷。

以本发明为基础的技术问题因此涉及提供一种具有简单的、经济的结构的涡旋式制冷压缩机，同时能够改进压缩机的性能，并允许简单、容易地安装至少一个旁通阀。

为此目的，本发明涉及一种涡旋式制冷压缩机，包括：

-密封外壳，其容纳有定涡壳和做轨道运动的动涡壳，各涡壳分别包括板，涡旋盘从板延伸出，定涡壳和动涡壳的涡旋盘彼此相互啮合并限定出可变容积的压缩室，

-分隔板，其密封地安装在定涡壳的板上，分隔板和定涡壳的板限定出至少一个第一中间容积，

-排放室，其至少部分地由分隔板和密封外壳限定，

其特征在于，压缩机还包括：

-至少一个旁通通道，其用于将第一中间容积与中间压缩室连通，

-至少一个流道，其用于将第一中间容积与排放室连通，

-至少一个旁通阀，其与流道相配合，与流道相配合的各旁通阀均安装在分隔板的朝向排放室的表面上，并能够在关闭与打开相应的流道的关闭与打开位置之间移动，并且设置成当相应的流道内的压力相对于所述排放室中的压力超过预设值时，旁通阀移动至其打开位置。

至少一个旁通通道和至少一个流道通向由分隔板和定涡壳的板界定出的同一个中间容积，这种情况允许在将分隔板安装到定涡壳的板上期间，使旁通通道和流道的端部之间不必完全对齐，同时还可确保该旁通通道和流道之间的流体连接。由此，分隔板能简单、快速地安装在定涡壳的板上，因为这种结构不需要在其定位期间采取很大的小心措施来确保相应的旁通通道和流道之间的流体连接。

此外，这些设置能够使流道和旁通通道以相对压缩机的纵轴线呈放射状地、呈角度偏移的方位形成在分隔板和压缩机的板内，同时在将分隔板安装到定涡壳的板上的期间，确保该通道之间简单、快速的流体连接。

由此，不同的旁通阀的定位可通过如下方式实现：在将分隔板插入压缩机的外壳之前将各旁通阀安装在分隔板上，然后将该分隔板安装在定涡壳的板上，而不必关心不同的旁通通道和流道的相对定位。

这使得尽管在分隔板存在的情况下，也能在压缩机的外壳内简单、快速地安装不同的旁通阀。

此外，在常规运行条件下，当旁通阀处于关闭位置时，第一中间容积中的压力基本对应于中间压缩室中的压力，该压力低于排放室中的压力。此外，在与第一中间容积连通的中间压缩室中的制冷剂流体的温度低于排放室中的制冷剂流体的温度。因此施加在定涡壳上的热力和机械力降低。

应该注意的是，中间压缩室是指其中压力处于第一压缩室的压力（也被称作“排驱压力”）与在排放管道通向的最终压缩室的压力之间的压缩室。

有利地，第一中间容积呈环形，并优选地基本以压缩机的纵轴线为中心地居中。这种配置能够进一步简化分隔板在动涡壳的板上的安装，因为不论分隔板对于定涡壳的板的相对角位置如何，都能保证相应的旁通通道和流道之间的流体连接。

根据本发明的一个实施例，压缩机包括多个旁通通道。

根据本发明的一个实施例，压缩机包括多个流道和多个各自与流道相配合的旁通阀。

优选地，压缩机包括至少一个旁通阀，其由可弹性形变的条制成，该条可在关闭和打开相应的流道的关闭和打开位置之间弹性形变。

根据本发明的一个实施例，各流道均包括流动管道，其在分隔板内形成，并包括通向第一中间容积的第一端，和通向排放室的第二端。因此，当压缩机包括多个流道时，不同流动管道的第一端均通向同一容积。

有利地，各旁通阀设置成当其处于关闭位置时关闭相应的流动管道的第二端。

根据本发明的一个实施例，各旁通通道均包括旁通管道，其在定涡壳的板内形成，并包括通向相应的中间压缩室的第一端，和通向所述第一中间容积的第二端。因此，当压缩机包括多个旁通通道时，各旁通管道的第二端均通向同一容积。

优选地，各流动管道的第一端基本位于各自的旁通管道的第二端的对面。

根据本发明的第一备选实施例，压缩机的旁通通道的数量大于流道的数量。例如，压缩机可包括多个旁通通道和一条单独的流道。

根据本发明的第二备选实施例，压缩机包括同样数量的旁通通道和流道。根据这个备选实施例，各流动管道的第一端优选地基本位于各自的旁通管道的第二端的对面。这些配置尤其能够限制压力损失，并因此改善压缩机的效率。

根据本发明的一个有利的特征，分隔板和定涡壳的板限定出至少一个第二中间容积，定涡壳的板包括压力平衡管道，其包括通向第二中间容积的第一端和通向相比第一中间容积中的压力较低的容积内的第二端。优选地，压力平衡管道的第二端通向至少部分地由动涡壳和定涡壳的板的朝向动涡壳的一面限定出的吸入容积。

有利地，第二中间容积与第一中间容积流体地隔离开。

优选地，分隔板在其朝定涡壳的板的表面上包括密封装置，其用于与定涡壳的板配合，并部分地限定出第一中间容积。这些配置能够降低第一中间容积的尺寸，并因此减小分隔板和定涡壳的板的无效区和偏差区。当压缩机具有高压缩率或采用高密度制冷剂气体运作时，无效区的减小是有利的。同时偏差区的减小不仅使得能够使用具有低机械强度的材料制造分隔板和定涡壳，还能够减小这些部件的体积，并因此降低材料的使用量。

根据一个实施例，密封装置包括两个环形的具有不同直径的密封垫圈，其基本以压缩机的纵轴线为中心居中。

各环形的密封垫圈均有利地安装在具有与其互补的形状的环形槽内，环形槽在分隔板的朝向定涡壳的板的表面内形成。

根据本发明的一个备选实施例，分隔板在其朝向定涡壳的板的表面上包括第一和第二密封装置，其用于与定涡壳的板配合，并分别部分地限定出两个分开的中间容积，压缩机包括：至少两个旁通通道，其分别用于将中间容积之一与中间压缩室连通；和至少两个流道，其分别用于将中间容积之一与排放室连通。

根据一个实施例，分隔板的朝向排放室的表面具有至少一个从内侧向外侧并且从排放室向定涡壳倾斜的表面，并且至少一个旁通阀安装在该倾斜表面上。

根据本发明的一个实施例，定涡壳的板具有外周壁，其密封地紧固在密封外壳的内壁上。

优选地，压缩机包括：

-排放管道，其在定涡壳的板的中心区域形成，包括通向中心压缩室的第一端和用于与排放室连通的第二端，

-止回装置，其安装在定涡壳的板上，位于排放管道的第二端处，止回装置包括：

-至少一个排放口，其用于将排放管道和排放室连通，

-阀座，其包围着排放口，和

-排放阀，其可在使排放阀抵靠着阀座并关闭排放口的关闭位置，与使排放阀离开阀座并打开排放口的打开位置之间进行移动，排放阀设置成当排放管道中的压力相对于排放室中的压力超过预设值时，排放阀移动至其打开位置。

优选地，分隔板安装在定涡壳的板上，从而包围排放管道。

根据本发明的另一个有利的特征，压缩机包括密封装置，其设置在分隔板和定涡壳的板之间。

无论如何，通过以下的文字说明并参考以非限制性的示例方式示出该涡旋式制冷压缩机的多个实施例的附图，可以使本发明得到更好的理解。

图1是根据本发明第一实施例的涡旋式制冷压缩机的局部纵向剖视图。

图2是根据本发明第二实施例的涡旋式制冷压缩机的局部纵向剖视图。

图3是根据本发明第三实施例的涡旋式制冷压缩机的局部纵向剖视图。

图4是图3中的压缩机所配备的分隔板的仰视图。

图5是根据本发明第四实施例的涡旋式制冷压缩机的局部纵向剖视图。

图6是图5中的压缩机所配备的分隔板的仰视图。

在以下描述中，不同实施例中的相同的元件使用相同的附图标记表示。

图1描述了处于直立位置的涡旋式制冷压缩机。然而，在不必对其结构作出重大改动的情况下，根据本发明的压缩机也可处于倾斜位置或水平位置。

图1示出的压缩机包括由壳体2界定出的密封外壳，其上端和下端分别被端盖3和基座（图中未示出）封闭。此外壳的组装可特别采用焊缝接合的方法获得。

压缩机的中间部分由机体4所占据，机体4用于安装制冷剂气体的压缩级5。该压缩级5包括：定涡壳6，其包括板7，定涡旋盘8从板7向下延伸；以及动涡壳9，其包括抵靠着机体4的板11，涡旋盘12从板11向上延伸。两涡壳的两个涡旋盘8和12彼此相互穿插从而形成具有可变容积的压缩室13。

压缩机包括电机（图中未示出），其包括固定于驱动轴14的转子，驱动轴14的上端采用类似于曲轴的偏心轴方式。该上端啮合入动涡壳9的套筒形部分15。当它通过电机驱动进行旋转时，驱动轴14驱动动涡壳9做轨道运动。

压缩机包括分隔板16，其密封地安装在定涡壳6的板7上。分隔板16安装在定涡壳6的板7上，并允许沿压缩机的纵轴线A在分隔板和定涡壳6之间实现相对运动。为了确保分隔板16和定涡壳6之间的密封，压缩机包括：第一环形衬垫17，其安装在定涡壳的板上，并用于与分隔板的外边缘配合；和第二环形衬垫18，其安装在定涡壳的板上，并用于与分隔板的内边缘配合。

分隔板16和定涡壳6的板7限定出环形的中间容积19。

压缩机还包括排放管道21，其形成于定涡壳6的中心部分。排放管道21包括通向中心压缩室13a的第一端，以及待用于与由压缩机的外壳、定涡壳6的板和分隔板16限定出的高压排放室22连通的第二端。分隔板16安装在定涡壳的板7上，从而包围排放管道21。

压缩机包括止回装置25。止回装置25包括盘形的阀板26，其安装在定涡壳6的板7上，位于排放管道21的第二端处。阀板26包括多个排放口27，其用于将排放管道21和排放室22连通。

止回装置25还包括排放阀28，其可在排放阀28关闭排放口27的关闭位置与排放阀28打开排放口27的打开位置之间移动。排放阀28设置成当排放管道21中的压力相对于排放室22中的压力超过预设值时（该预设值基本对应于排放阀28的调节压），排放阀将移动至其打开位置。排放阀28例如基本是盘形的。

压缩机还包括支承板29，其安装在阀板26上，并用于当排放阀28处于其打开位置时，作为它的顶靠物。支承板29包括至少一个通道开孔31，其用于允许制冷剂流体从排放口27流向排放室22。支承板29用于限制分隔板16相对于定涡壳的板7的行程。实际上，支承板的下平面形成了用于与分隔板的上平面配合的顶靠物。

压缩机还包括两个旁通通道，其相对压缩机的纵轴线A呈角度地偏开，并且各旁通通道分别用于将中间容积19和中间压缩室13b连通。各旁通通道均由旁通管道32形成，旁通管道在定涡壳的板内形成，并包括通向相应的中间压缩室13b的第一端，和通向中间容积19的第二端。

应该注意的是，各旁通通道第二端是在与压缩机的纵轴线相距相同的距离处通入中间容积的。

压缩机还包括两个流道，其相对压缩机的纵轴线A呈角度地偏开，并且各流道用于将中间容积19与排放室22连通。各流道均由流动管道33形成，流动管道在分隔板内形成，并包括通向中间容积19的第一端，和通向排放室22的第二端。

应该注意的是，各流道的第一端是与压缩机的纵轴线相距相同的距离处通入中间容积的。此外，各流道的第一端基本上是在旁通通道的第二端的对面位置处通入中间容积的。

压缩机还包括两个旁通阀34。各旁通阀34均可在关闭流道之一的关闭位置和打开该流道的打开位置之间移动。各旁通阀34设置成当相应的流道中的压力相对于排放室22中的压力超过预设值时（该预设值基本对应于该旁通阀34的调节压），旁通阀将移动至其打开位置。

各旁通阀34装配在分隔板的朝向排放室的表面，并用于当其处于关闭位置时，关闭相应的流动管道的第二端。

此外，各旁通阀34有利地由可弹性形变的条制成，其能够在关闭相应的流动管道的关闭位置与打开该流动管道的打开位置之间弹性形变。

压缩机还包括支承板35，其与各旁通阀34配合，并用于当相应的旁通阀34处于其打开位置时，作为它的顶靠物。有利地，各支承板35以螺接的方式紧固在分隔板上。

以下将对涡旋式压缩机的运行进行描述。

当根据本发明的涡旋式压缩机启动时，动涡壳9被驱动轴14驱动做轨道运动，动涡壳的这种运动使得制冷剂进入可变容积压缩室13中，并在其中受到压缩。

在最佳运行条件下，各旁通阀34，在其朝向分隔板的一面上受到低于排放室22中压力的压力。由此，所述旁通阀34保持在其关闭位置，从而将中间容积19与排放室隔离开。因为中间容积19与中间压缩室13b流体连通，所以中间容积19和中间压缩室13b基本处于同一压力。

结果，压缩室13中全部的被压缩的制冷剂流体到达涡旋盘的中心，然后经过排放管道21，通过排放阀28移动到其打开位置，使制冷剂最终轴向流过排放口27和通道开孔31后，制冷剂流向排放室22。

在非最佳的运行条件下，例如季节性地启动或除冰期间，各旁通阀34，在其朝向分隔板16的板的一面上会受到高于排放室22中压力的压力。在这种情况下，该旁通阀34向其打开位置发生弹性变形，使相应的旁通通道32所通向的中间压缩室13b通过中间容积19与排放室22连通。

其结果是在一部分制冷剂流体到达涡旋盘中央之前，这部分在旁通管道32所通向的中间压缩室13b中被压缩的制冷剂流体被排放到排放室22中。

图2示出了根据本发明第二实施例的压缩机，其与图1所示的压缩机的不同之处仅仅在于，分隔板16的外边缘密封地与端盖3的内壁配合。

图3示出了根据本发明第三实施例的压缩机，其与图1所示的压缩机的不同之处主要在于：所述分隔板16在其朝向定涡壳的板的表面上包括密封装置，其用于与定涡壳的板配合，并部分地限定出中间容积；分隔板16和定涡壳6的板7限定出第二中间容积36，其与第一中间容积19流体隔离开；定涡壳6的板7包括压力平衡管道37，其包括通向第二中间容积36的第一端，和通向由机体4、动涡壳9和定涡壳6的板7的朝向动涡壳的面所限定出的吸入容积38的第二端。

优选地，密封装置包括两个环形密封垫圈39，40，其是同心的，并中心位于压缩机的纵轴线上。各环形的密封垫圈39，40均安装在具有与其互补的形状的环形槽41，42内，环形槽在分隔板的朝向定涡壳的板的表面内形成。

根据一个备选实施例（图中未示出），压力平衡管道37的第二端也可并不通向吸入容积，而是通向位于压缩过程的起点位置处的压缩室13。

图5示出了根据本发明第四实施例的压缩机，其与图3所示的压缩机的不同之处主要在于，它包括两个环形的密封垫圈43，44，其相对彼此是偏开的，并且每个密封垫圈均安装在具有与其互补的形状的、形成于分隔板的朝向定涡壳的板的表面内的环形槽45，46中，从而包围各自的流动管道33的第一端。根据该实施例，各旁通管道32通向各自的容积有所减小的中间容积19，19’，这样能够增加第二中间容积36的尺寸，并因此降低施加在定涡壳上的机械力。

很显然，本发明并不限于上述仅作为例子的涡旋式制冷涡旋式压缩机的实施例，与此相反，它还包括了所有备选的实施例。

Claims (11)

1.一种涡旋式制冷压缩机，包括：

-密封外壳，其容纳有定涡壳（6）和做轨道运动的动涡壳（9），各涡壳（6，9）包括板（7,11），涡旋盘（8,12）从所述板延伸出，所述定涡壳和动涡壳的所述涡旋盘彼此相互啮合并限定出可变容积的压缩室（13），

-分隔板（16），其密封地安装在所述定涡壳（6）的所述板（7）上，所述分隔板和所述定涡壳的所述板限定出至少一个第一中间容积（19），

-排放室（22），其至少部分地由所述分隔板和所述密封外壳限定，

其特征在于，所述压缩机还包括：

-至少一个旁通通道（32），其用于将所述第一中间容积（19）与中间压缩室（13b）连通，

-至少一个流道（33），其用于将所述第一中间容积（19）与所述排放室（22）连通，

-至少一个旁通阀（34），其与所述流道（33）相配合，与所述流道相配合的各旁通阀均安装在所述分隔板的朝向所述排放室的表面，并能够在关闭与打开相应的流道（33）的关闭与打开位置之间移动，并且当相应的流道内的压力相对于所述排放室（22）中的压力超过预设值时，所述旁通阀移动至其打开位置。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一中间容积（19）呈环形，并优选地基本以所述压缩机的纵轴线为中心地居中。

3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括至少一个旁通阀，其以可弹性形变的条的形式制成，其可在关闭和打开相应的流道的关闭和打开位置之间弹性形变。

4.根据权利要求1至3之一所述的压缩机，其特征在于，各流道均包括流动管道（33），其在所述分隔板（16）内形成，并包括通向所述第一中间容积（19）的第一端，和通向所述排放室（22）的第二端。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，各旁通阀（34）设置成用于当所述旁通阀处于其关闭位置时，关闭相应的流动管道（33）的第二端。

6.根据权利要求1至5之一所述的压缩机，其特征在于，各旁通通道均包括旁通管道（32），其在所述定涡壳（6）的所述板（7）内形成，并包括通向相应的中间压缩室（13b）的第一端，和通向所述第一中间容积（19）的第二端。

7.根据权利要求4和6所述的压缩机，其特征在于，各流动管道（33）的第一端基本位于各自的旁通管道（32）的第二端的对面。

8.根据权利要求1至7之一所述的压缩机，其特征在于，所述分隔板（16）和所述定涡壳的所述板（7）限定出至少一个第二中间容积（36），所述定涡壳的所述板（7）包括压力平衡管道（37），其包括通向所述第二中间容积（36）的第一端和通向其压力低于第一中间容积（19）中的压力的容积的第二端。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述压力平衡管道（37）的第二端通向吸入容积（38），其至少部分地由所述动涡壳（9）和所述定涡壳的板（7）的朝向所述动涡壳的一面限定出。

10.根据权利要求1至9之一所述的压缩机，其特征在于，所述分隔板（16）在其朝向所述定涡壳的所述板的表面上包括密封装置，其用于与所述定涡壳（6）的所述板（7）配合，并部分地限定出第一中间容积（19）。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其特征在于，所述密封装置包括两个环形的具有不同直径的密封垫圈（39，40），其基本以所述压缩机的纵轴线（A）为中心地居中。

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