CN104214093B - 变速涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

提供了一种压缩机，该压缩机可以包括驱动轴以及由驱动轴驱动的动涡旋件。动涡旋件可以包括端板、从该端板延伸的螺旋涡卷、以及腔室，腔室由动涡旋件形成并设置在端板的相对于螺旋涡卷的相反侧。平衡块可以固定成与驱动轴一起旋转并且可以容纳在动涡旋件的腔室内。

Description

变速涡旋压缩机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年5月31日提交的美国临时申请No.61/829,598的权益。以上申请的全部公开内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开涉及一种涡旋压缩机，并且更具体地，涉及一种包括两件式动涡旋件的高压侧、变速涡旋压缩机。

背景技术

本章节提供了与本公开内容相关的背景信息，其不一定是现有技术。

涡旋压缩机用在诸如制冷系统、空调系统和热泵系统之类的应用中，以压缩制冷剂并且因此使制冷剂在各个系统内循环。

当涡旋压缩机运行时，具有动涡旋件涡卷的动涡旋件相对于具有静涡旋件涡卷的静涡旋件绕动，以在各涡旋涡卷的侧面之间形成运动线接触。这样做，动涡旋件和静涡旋件配合以限定出蒸汽制冷剂的、移动的月牙形袋区(pockets)。流体袋区的容积随着袋区朝向涡旋构件的中心运动而减小，从而将处于其中的蒸汽制冷剂从吸入压力压缩至排出压力。

两种类型的接触限定形成在动涡旋件与静涡旋件之间的流体袋区，并且在动涡旋件与静涡旋件之间产生力。即，通过涡旋涡卷的螺旋面或侧面之间的轴向延伸的切线接触来产生径向力或侧向力，并且通过每个涡旋涡卷的平面形边缘表面(或末端)与另一涡旋构件的相对端板之间的面接触产生轴向力。虽然这种力在定速压缩机中容易管理，但侧向力可能导致不希望的流体泄漏以及声音，而这在变速压缩机中难以管理。在变速压缩机中、特别是在径向柔性的变速涡旋压缩机中的较高速度下，经受不希望的声音和摩擦效率损失。这种径向柔性的涡旋压缩机包括用于允许动涡旋盘的侧面与静涡旋盘的侧面脱离的卸载衬套。专利号为5,295,813的美国专利中描述了这种径向柔性的涡旋压缩机。

发明内容

本章节提供了本公开的总体概述，而并非对本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。

提供了一种压缩机，该压缩机可以包括驱动轴以及由驱动轴驱动的动涡旋件。动涡旋件可以包括端板、从该端板延伸的螺旋涡卷以及腔室，腔室由动涡旋件形成并设置在端板的相对于螺旋涡卷的相反侧。平衡块可以固定成与驱动轴一起旋转并且可以容纳在动涡旋件的腔室内。

在另一构型中，提供了一种压缩机，该压缩机可以包括驱动轴以及由驱动轴驱动的动涡旋件。动涡旋件可以包括：第一构件，该第一构件具有端板以及从端板延伸的螺旋涡卷；以及第二构件，该第二构件具有毂部、壁部以及在壁部与毂部之间延伸并且连接壁部与毂部的基部，由此基部与端板相对并且在基部与端板之间限定腔室。平衡块可以固定成与驱动轴一起旋转并且可以容纳在动涡旋件的腔室内。

根据文中提供的描述，其它应用领域将变得明显。发明内容中的描述和具体示例意在仅出于说明的目的并非意在限制本公开的范围。

附图说明

文中描述的附图仅出于对所选实施方式而非所有可能实施方案进行说明的目的，并且并不意在限制本公开的范围。

图1为根据本公开的压缩机的截面图；

图2为图1中的压缩机的俯视图，其示出了偏心销、衬套和动涡旋件的第一构件；

图3为图1中的压缩机的仰视图，其示出了动涡旋件的第二构件；

图4为图1中的压缩机的平衡块的立体图；

图5为图4中的平衡块的俯视图；

图6为图1中的压缩机的部分截面图；

图7为图1中的压缩机的另一构型的截面图；

图8为图7中的压缩机的平衡块的立体图；

图9为图8中的平衡块的俯视图；以及

图10为图6中的压缩机的部分截面图。

贯穿附图中的若干视图，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述示例性实施方式。

提供示例性实施方式，使得本公开将是透彻的，并且将范围全面地传达给本领域技术人员。阐述诸如具体部件、装置和方法的示例之类的多个具体细节，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言明显的是并非必须采用具体细节，可以以许多不同形式实施示例性实施方式，并且示例性实施方式也不应当解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，不具体描述已知的过程、已知的装置结构以及已知的技术。

文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的，而并不作为限制性的。如文中所使用的，除非上下文另外清楚地表示，否则单数形式可以意在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”“包括有”、以及“具有”是开放性的并且因此指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除其一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或增加。除非具体表明按顺序执行，否则文中所述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求按所讨论或例示的特定顺序来执行。还应当理解的是，可以采用增加的步骤或替代性步骤。

当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”、或“联接至”另一元件或层时，元件或层可以直接在另一元件或层上、直接接合至、连接至或联接至另一元件或层，或者可以存在中间的元件或层。相反地，当元件被称为“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，不存在中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他术语应当以相同的方式解释(例如，“位于……之间”以及“直接位于……之间”，“相邻”以及“直接相邻”等)。如文中所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或更多个所列项的任一组合和所有组合。

尽管文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应当被这些术语限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分。除非上下文清楚地表示，否则诸如“第一”、“第二”、以及其他数字术语之类的术语在文中使用时不意味着次序或顺序。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、部件、区域、层或部段，而不背离示例性实施方式的教示。

为了便于描述一个元件或特征部件与如图所示的另一(多个)元件或特征部件的关系，可以在本文中使用空间方面的术语，例如“内”、“外”、“低于”、“在…之下”、“下部”、“在…上方”、“上部”等。空间方面的术语可以意在包括使用或运行中的装置的除图中所描绘的取向之外的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其他元件或特征部件的“下方”或“之下”的元件随后将被定向在其他元件或特征部件的“上方”。因此，示例术语“在…之下”可以包括上和下两个取向。该装置可以以其它方式定向(旋转90度或在其它取向处)并且文中所使用的空间方面的描述应当相应地进行解释。

参照附图，示出了压缩机10，该压缩机10可以包括大致圆筒形密闭外壳12、马达14、驱动轴16、主轴承座18、衬套20、动涡旋件22和平衡块24。

马达14可以设置在密闭外壳12内，并且可以包括定子26和转子28。定子26可以由密闭外壳12固定地支撑。马达14以及相关联的定子26和转子28配合以使驱动轴16相对于密闭外壳12旋转以将流体从吸入压力压缩至排出压力。

驱动轴16可以包括安装至其第一端32或与其第一端32一体地形成的偏心销30。该偏心销30可以包括平行于驱动轴16的旋转轴线50延伸的基本平坦表面48。驱动轴16的一部分可以通过设置在主轴承座18中的轴承34支撑。

动涡旋件22可以包括第一绕动构件36和第二绕动构件38。第一绕动构件36可以包括毂部40、基部42和外壁部44。外壁部44的高度H1可以大于毂部40的高度H2，如图6所示。第一绕动构件36可以与第二绕动构件38配合以在第一绕动构件36与第二绕动构件38之间形成腔室46。

衬套20可以设置在偏心销30与第一绕动构件36的毂部40之间。衬套20可以包括平行于驱动轴16的旋转轴线50延伸的基本呈D形的纵向孔52。该纵向孔52可以包括为纵向孔52提供“D”形状的基本平坦的表面54。偏心销30可以通过纵向孔52的平坦表面54与偏心销30的平坦表面48之间的接合而联接至纵向孔52。

第一绕动构件36的毂部40可以以可旋转的方式联接至衬套20，使得当马达14旋转时，动涡旋件22围绕驱动轴16的旋转轴线50绕动。轴承(未图示)可以设置在毂部40与衬套20之间。衬套20的第一端56可以由驱动轴16的第一端32以及主轴承座18中的至少一者轴向地支撑。衬套20可以沿径向方向支撑第一绕动构件36。

第一绕动构件36的基部42可以由主轴承座18的支撑表面58轴向地支撑。第一绕动构件36的基部42可以包括延伸穿过基部42的通道60。如将在下面描述的，通道60可以是将油或其他流体从腔室46传输至轴承34的排油路。在主轴承座18与基部42之间可以设置有密封件62，以将轴承34与第一绕动构件36的外表面61(图6)密封隔离。密封件62可以是环形密封件，并且可以布置在主轴承座18的支撑表面58中所设置的槽63(图1)内。

第二绕动构件38可以由第一绕动构件36轴向地和径向地支撑。第二绕动构件38可以包括端板64、从端板64的第一侧68延伸的环形毂部66以及从端板64的第二侧72延伸的螺旋涡卷70。在一个构型中，可以在毂部66与第一绕动构件36的外部44中的至少一者中设置有凹槽74。卡环75可以设置在该凹槽74中以将第一绕动构件36联接至第二绕动构件38，使得第一绕动构件36被固定成与第二绕动构件38一起运动。虽然公开了卡环75，但第一绕动构件36可以通过本领域中周知的诸如焊接、螺纹连接或压入配合之类的其他方法联接至第二绕动构件38。

参照图6，第二绕动构件38的第一侧68还可以包括第一凹部76。第一凹部76可以支撑具有与第一凹部76类似尺寸的绝缘元件78。在一个构型中，第一凹部76和绝缘元件78是圆形的并且相对于第二绕动构件38大致同轴地定位(图3)。在第二绕动构件38的第一侧68与第一绕动构件36的外部44中的至少一者中可以设置有第二凹部80。第二凹部80可以支撑密封元件82，密封元件82将腔室46与第一绕动构件36的外表面61密封隔离。

具体参照图2和图6，平衡块24被示出为联接至衬套20。平衡块24可以包括连接臂84和平衡块臂86。连接臂84可以通过焊接、机械紧固件或本领域中周知的其他紧固系统联接至平衡块臂86。还可以设想，连接臂84和平衡块臂86可以由单件材料一体地形成。

连接臂84可以通过焊接、机械紧固件或本领域中已知的其他紧固系统联接至衬套20的第二端88。连接臂84可以包括孔口92以允许腔室46与衬套20的中央部90之间的流体连通。平衡块臂86可以设置在腔室46内，并且可以从连接臂84沿与驱动轴16的旋转轴线50基本平行的方向延伸，使得当驱动轴16被马达14旋转时，平衡块24能够与衬套20一起旋转。

平衡块臂86可以从具有多种外形的连接臂84延伸，其中，多种外形包括但不限于圆形截面以及至少部分地包围第一绕动构件36的毂部40的截面。平衡块臂86的形状不限于图中示出的形状。相反，平衡块臂24的形状和重心位置可以基于压缩机10的其他部件的位置关系来设计和修改。例如，连接臂84的长度和/或厚度可以减小并且平衡块臂86的长度和/或厚度可以增大，或相反情况，来影响平衡块臂24的重心。

参照图7至图10，提供了动涡旋件22’的第二构型。动涡旋件22’总体上与动涡旋件22类似。因此，在下文中和附图中使用相同的附图标记以表示相同的部件，而包括撇号(’)的相同附图标记用于表示那些已经被修改的部件。

动涡旋件22’可以包括第一绕动构件36’和第二绕动构件38’。第一绕动构件36’可以包括配合以形成腔室46’的毂部40’、基部42’和外部44’。外部44’的高度H1’可以大于毂部40’的高度H2’，如图10所示。

第二绕动构件38’可以由第一绕动构件36’和衬套20中的至少一者轴向地和径向地支撑。第二绕动构件38’的端板64的第一侧68可以包括内毂部96。内毂部96可以同轴地并且以可旋转的方式安装在衬套20上，以在内毂部96的底表面99与第一绕动构件36’的毂部40的顶表面101之间限定间隙98。

具体参照图8和图9，平衡块臂24’可以包括连接臂84’和平衡块臂86’。连接臂84’可以延伸穿过形成在第一绕动构件36’的毂部40与第二绕动构件38’的内凸缘96之间的间隙98，以允许连接臂84’联接至衬套20。连接臂84’可以从衬套20沿与驱动轴16的旋转轴线50基本垂直的方向延伸。平衡块臂86’可以设置在腔室46’内，并且可以从连接臂84’沿与驱动轴16的旋转轴线50基本平行的方向延伸，使得当驱动轴16被马达14旋转时，平衡块24’与衬套20一起旋转。

平衡块臂86’可以从具有多种外形的连接臂84’延伸，其中，多种外形包括但不限于圆形截面以及至少部分地包围第一绕动构件36’的毂部40的截面。平衡块臂86’还可以从连接臂84’沿多个方向延伸。平衡块臂86’的形状不限于图中示出的形状。相反，平衡块24’的形状和重心位置可以基于压缩机10的其他部件的位置关系来设计和修改。例如，连接臂84’的长度和/或厚度可以减小并且平衡块臂86’的长度和/或厚度可以增大，或者相反情况，来影响平衡块臂24’的重心。

具体参照图1和图7，动涡旋件22可以通过相对于衬套20旋转而相对于静涡旋件100绕动(即，动涡旋件22的中心轴线围绕静涡旋件100的中心轴线旋转，然而动涡旋件22不围绕其自身中心轴线旋转)，以压缩工作流体(未图示)。滑块联接件(Oldham coupling)102通常设置在动涡旋件22与主轴承座18之间。滑块联接件102键联接至动涡旋件22和静涡旋件100，并且将旋转力从驱动轴16传输至动涡旋件22以压缩大致设置在动涡旋件22的螺旋涡卷70与静涡旋件100的螺旋涡卷101之间的流体。

滑块联接件102，以及其与动涡旋件22和静涡旋件100的相互作用，优选地为受让人共同拥有的美国专利No.5,320,506中公开的类型，其公开内容通过引用并入本文中。通过静涡旋件100和动涡旋件22压缩的流体可以经由设置在静涡旋件100中的排出口104而从压缩机10排出。可以在排出口104处设置单向阀或排出阀106以限制或防止排出的流体经由排出口104流回到压缩机10中。

现在将详细描述压缩机10的运行。润滑剂可以储存在压缩机10的密闭外壳12的底部108处。驱动轴16可以包括在其下端112处形成的中央孔110以及从中央孔110向上延伸至偏心销30的端表面116的偏心孔114。中央孔110的端部118可以浸没在位于压缩机10的密闭外壳12的底部108处的润滑剂中，或可以以另一方式供应润滑剂。

在一个示例中，润滑剂供应装置120——例如图1和图7中示出的油泵或抛油环——可以设置在中央孔110中或中央孔110的端部118处。在压缩机10的运行期间，中央孔110的一端通过润滑剂供应装置120供应润滑剂。在由驱动轴16的旋转产生的离心力的作用下，进入驱动轴16的中央孔110中的润滑剂被泵送到偏心孔114中，并且然后沿着偏心孔114向上流动至偏心销30的端表面116。

从偏心销30的端表面116排出的润滑剂可以向上流过连接臂84中的孔口92并且填充腔室46。腔室46中的油可以(i)向下流过第一绕动构件36的基部42中的通道60，此处，油可以通过动涡旋件22的绕动运动而在主轴承座18与第一绕动构件36的基部42之间散布，以及(ii)向下流过衬套20与第一绕动构件36的毂部40之间的接合部。设置在主轴承座18与第一绕动构件36的基部42之间的油、以及设置在衬套20与第一绕动构件36的毂部40之间的油可以沿着驱动轴16向下流动并且流入到压缩机10的密闭外壳12的底部108中。一旦油已经到达密闭外壳12的底部108，则润滑过程可以再次开始，同样地，油通过驱动轴16的中央孔110向上泵送或以其他方式向上运输。

随着偏心销30与驱动轴16一起旋转、从而使衬套20旋转，平衡块24可以与衬套20一起旋转并且将动涡旋件22的螺旋涡卷70与静涡旋件100的螺旋涡卷101之间离心地产生的径向力抵消或平衡，从而当马达14的速度的变化时允许动涡旋件22相对于静涡旋件100平稳地绕动。具体地，在压缩机10的运行期间，动涡旋件22可以相对于静涡旋件100绕动并且产生离心力。驱动轴16的偏心销30也可以产生驱动分力，该驱动分力可以促进静涡旋件100与动涡旋件22之间的径向密封以及径向接触力。由于以上离心力和驱动分力，动涡旋件22的螺旋涡卷70可以抵靠静涡旋件100的螺旋涡卷101，从而确保静涡旋件100与动涡旋件22之间的径向密封。由于平衡块24可以围绕第一绕动构件36的毂部40旋转，因此平衡块24可以产生能够与静涡旋件100与动涡旋件22之间的径向接触力抵消和平衡的离心力。

出于说明和描述的目的已经提供了实施方式的前述描述。这并不意在穷举或限制本公开。特定实施方式的单独元件或特征部件通常并不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下，即使未被具体示出或描述，也是能够互换的并且可以用于选定的实施方式。这些元件或特征部件也可以以许多方式变化。这种变化不视为偏离本公开，并且所有这种改型均意在包括在本公开的范围内。

Claims (19)

1.一种压缩机，包括：

驱动轴；

动涡旋件，所述动涡旋件由所述驱动轴驱动并且包括端板、从所述端板延伸的螺旋涡卷、以及腔室，所述腔室由所述动涡旋件形成并设置在所述端板的相对于所述螺旋涡卷的相反侧；以及

平衡块，所述平衡块固定成与所述驱动轴一起旋转并且容纳在所述动涡旋件的所述腔室内，

其中，所述动涡旋件包括配合以形成所述腔室的第一构件和第二构件，所述第一构件和所述第二构件是单独的部件。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述第一构件包括所述端板和所述螺旋涡卷，并且所述第二构件限定了毂部。

3.根据权利要求2所述的压缩机，还包括衬套，所述衬套设置在所述毂部与所述驱动轴之间，所述平衡块固定成通过所述衬套与所述驱动轴一起旋转。

4.根据权利要求3所述的压缩机，其中，所述平衡块包括第一部分和第二部分，所述第一部分附接至所述衬套，所述第二部分从所述第一部分延伸并且沿远离所述端板的方向延伸到所述腔室中。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其中，所述第一部分附接至所述衬套的末端，并且所述衬套附接在所述驱动轴的末端处。

6.根据权利要求4所述的压缩机，其中，所述第一部分沿着所述衬套在第一端与第二端之间的一段附接至所述衬套的外表面，所述衬套在所述驱动轴的末端处附接至所述驱动轴。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其中，所述平衡块包括第三部分，所述第三部分从所述第一部分沿朝向所述端板的方向延伸到所述腔室中。

8.根据权利要求2所述的压缩机，其中，所述第二构件包括壁部，所述壁部围绕所述毂部并且附接至所述第一构件，与所述毂部相比，所述壁部从所述第二构件的基部朝向所述第一构件延伸了更长的长度。

9.根据权利要求8所述的压缩机，还包括穿过所述基部形成的通道，所述通道能够操作成允许流体从所述腔室排出。

10.一种压缩机，包括：

驱动轴；

动涡旋件，所述动涡旋件由所述驱动轴驱动并且包括第一构件和第二构件，所述第一构件具有端板以及从所述端板延伸的螺旋涡卷，所述第二构件具有毂部、壁部以及基部，所述基部在所述壁部与所述毂部之间延伸并连接所述壁部与所述毂部，所述基部与所述端板相对并且在所述基部与所述端板之间限定腔室；以及

平衡块，所述平衡块固定成与所述驱动轴一起旋转并且容纳在所述动涡旋件的所述腔室内。

11.根据权利要求10所述的压缩机，还包括衬套，所述衬套设置在所述毂部与所述驱动轴之间，所述平衡块固定成通过所述衬套与所述驱动轴一起旋转。

12.根据权利要求11所述的压缩机，其中，所述平衡块包括第一部分和第二部分，所述第一部分附接至所述衬套，所述第二部分从所述第一部分延伸并且沿远离所述端板的方向延伸到所述腔室中。

13.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述第一部分附接至所述衬套的末端，并且所述衬套附接在所述驱动轴的末端处。

14.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述第一部分沿着所述衬套在第一端与第二端之间的一段附接至所述衬套的外表面，所述衬套在所述驱动轴的末端处附接至所述驱动轴。

15.根据权利要求14所述的压缩机，其中，所述平衡块包括第三部分，所述第三部分从所述第一部分沿朝向所述端板的方向延伸到所述腔室中。

16.根据权利要求10所述的压缩机，其中，与所述毂部相比，所述壁部从所述基部朝向所述第一构件延伸了更长的长度。

17.根据权利要求10所述的压缩机，还包括在所述壁部与所述第一构件的接合部处的至少一个密封件。

18.根据权利要求10所述的压缩机，还包括穿过所述基部形成的通道，所述通道能够操作成允许流体从所述腔室排出。

19.根据权利要求10所述的压缩机，还包括在所述端板的相对于所述螺旋涡卷的相反侧形成在所述端板中的凹部，所述凹部中容纳绝缘元件。