CN104595183B - 具有卸荷器配重部组件的压缩机 - Google Patents

Abstract

提供了一种压缩机，并且该压缩机可以包括壳体、动涡旋、传动轴以及卸荷器配重部。动涡旋可以设置在壳体内并且包括凸台部。传动轴可以包括偏心销并绕纵向轴线旋转。卸荷器配重部组件可以包括第一端部、第二端部和纵向开口，该纵向开口在第一端部与第二端部之间延伸。传动轴的偏心销可以设置在纵向开口内的位于卸荷器配重部组件的第一端部的位置处。动涡旋的凸台部可以设置在纵向开口内的位于卸荷器配重部组件的第二端部的位置处。

Description

具有卸荷器配重部组件的压缩机

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年10月31日提交的美国临时申请No.61/898,212的优先权。以上申请的全部公开内容通过参引并入本文。

技术领域

本公开涉及具有卸荷器配重部组件的涡旋压缩机。

背景技术

本部分提供了与本公开有关的未必是现有技术的背景信息。

涡旋压缩机用于诸如制冷系统、空调系统以及热泵系统之类的应用中以对每个系统内的制冷剂加压并且因此使每个系统内的制冷剂循环。

在涡旋压缩机运行时，具有动涡旋构件涡卷的动涡旋构件相对于具有定涡旋构件涡卷的定涡旋构件绕动，以在相应的涡卷的侧面之间形成移动的线接触。以此，动涡旋构件和定涡旋构件配合以限定蒸汽制冷剂的移动的新月形腔。流体腔的体积随该腔朝向涡旋构件的中央移动而减小，从而将设置在其中的蒸汽制冷剂从吸入压力压缩至排放压力。

两种类型的接触限定了形成在动涡旋构件与定涡旋构件之间的流体腔，并且在其间产生了力。即，通过涡卷的螺旋形面或侧面之间的轴向延伸的切向线接触产生径向或侧面力以及通过每个涡卷的平面边缘表面或稍端与另一涡旋构件的相对端板之间的面接触产生轴向力。尽管这些力在定速压缩机中易于被控制，但是侧面力可能成为不期望的流体泄漏以及在变速压缩机中难以控制的声音的源头。在变速压缩机中，特别是在径向柔性的变速涡旋压缩机(radially compliant variable-speed compressor)中，在较高的速度下经受不期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卸荷器轴衬，以便允许动涡旋的侧面在压缩机没有运行时与定涡旋的侧面断开接合并且允许动涡旋和定涡旋的侧面在运行时接合。在美国专利号5,295,813中描述了这种径向柔性的涡旋压缩机。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概述，其并非是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，该压缩机可以包括壳体、动涡旋、传动轴以及卸荷器配重部。动涡旋可以设置在壳体内并且包括凸台部。传动轴可以包括偏心销并绕纵向轴线旋转。卸荷器配重部组件可以包括第一端部、第二端部和纵向开口，该纵向开口在第一端部与第二端部之间延伸。传动轴的偏心销可以设置在纵向开口内、位于卸荷器配重部组件的第一端部的位置处。动涡旋的凸台部可以设置在纵向开口内、位于卸荷器配重部组件的第二端部的位置处。

在本公开的另一方面中，提供了一种卸荷器配重部，该卸荷器配重部可以包括第一端部、第二端部和纵向开口。第一端部可以限定第一表面。第二端部可以限定平行于第一表面的第二表面。纵向开口可以在第一表面与第二表面之间延伸并且包括至少大致平坦部。卸荷器配重部可以包括从第一端部延伸至第二端部的阶梯式型面。

其他适用领域将从本文中提供的描述变得明显。该发明内容中的描述和具体示例仅意在说明目的而非意在限制本公开的范围。

附图说明

本文中所描述的附图仅是为了说明所选的实施方式而非所有可能的实施方案，并且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的压缩机的卸荷器配重部的立体图；

图3为图2的卸荷器配重部的俯视图；

图4为图2的卸荷器配重部的仰视立体图；以及

图5为图2的卸荷器配重部的沿着图3的线5-5截取的截面图。

在全部附图的若干视图中，对应的附图标记指示对应的部件。

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以使得本公开变得透彻并将本实用新型的范围全面地传达给本领域技术人员。阐述了诸如具体的部件、装置和方法的示例之类的许多具体细节，以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对本领域的技术人员显而易见的是：无需采用具体细节；示例性实施方式可以以许多不同的形式来实施；并且上述两种情况都不应被解释为限制本公开的范围。在某些示例性实施方式中，未对众所周知的过程、众所周知的装置结构以及众所周知的技术进行详细描述。

本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非意在作为限制性用语。如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地表示，否则单数形式“一(a)”、“一(an)”以及“该(the)”可以意在也包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包括性的，并且因此指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或加入。除非具体以执行顺序表明，否则本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求其按所讨论或例示的特定顺序来执行。还应当理解，可以采用额外的步骤或替代性步骤。

当元件或层被称为“位于另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”、或“联接至”另一元件或层时，其可以直接位于该另一元件或层上、直接接合至、连接至或联接至该另一元件或层，或者可以存在位于中间的元件或层。与之相反，当元件被称为“直接位于另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时，可以不存在位于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“位于……之间”与“直接位于……之间”相比，“相邻”与“直接相邻”相比等)。如本文中所使用的，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意组合和所有组合。

尽管在本文中可能使用术语“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/或部段不应受这些术语的限制。这些术语可能仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段进行区分。除非上下文清楚地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其他数字术语在本文中使用时并不暗示序列或顺序。因此，可以将以下所讨论的第一元件、部件、区域、层或部段称作第二元件、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，可以在本文中使用诸如“内”、“外”、“在…之下”、“在…下方”、“下部”、“在…上方”、“上部”之类的空间相对性术语来描述如图中所示出的一个元件或特征与另一(多个)元件或特征的关系。空间相对性术语可以意在包括装置在使用或运行中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的“下方”或“之下”的元件随后将被定向在其他元件或特征的“上方”。因此，示例术语“在…下方”可以包括上方和下方两个取向。该装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他取向处)，并且本文中所使用的空间相对性描述语应作相应解释。

参照附图，示出了压缩机10。压缩机10可以包括气密壳体组件16、马达组件18、压缩机构20、排放接头22、吸入口接头24、卸荷器组件26。壳体组件16可以限定高压排放室27，并且可以包括：圆筒形壳体28、位于壳体组件16的上端处的端盖30、以及位于壳体组件16的下端处的基部32。壳体组件16的基部32可以至少部分地限定润滑剂槽36。尽管压缩机10被示出为高侧型压缩机，但是应当领会，本文中的教示还可以应用于低侧型压缩机，其中，马达组件18位于吸入压力室中。

排放接头22可以附接至端盖30并且可以与排放室27流体连通。吸入口接头24可以附接至壳体组件16，并且可以经由止回阀34在压缩机构20的入口处或在靠近压缩机构20的入口的位置处与压缩机构20流体连通，而同时使低压流体与排放室27中的高压流体流体隔离。

马达组件18可以完全地设置在排放室27内，并且可以包括马达定子38、转子40和传动轴42。马达定子38可以压配合到壳体28中。转子40可以压配合至传动轴42上并且可以将旋转动力传递至传动轴42。传动轴42可以由第一轴承组件44和第二轴承组件46以可旋转的方式支撑。传动轴42可以包括偏心曲柄销48和润滑剂通道50。偏心曲柄销48可以大致呈D形，其包括平坦表面51。润滑剂可以从润滑剂槽36穿过润滑剂通道50传递至各个压缩机部件，例如欧氏(Oldham)联轴器52、压缩机构20、第一轴承组件44以及/或者第二轴承组件46。

第一轴承组件44可以以诸如铆接之类的任何所需的方式在多个点处固定至壳体组件16。第一轴承组件44可以包括轴承壳体47、轴承49以及支撑环53。另外参照图1，轴承壳体47可以在其中容置轴承49。支撑环53可以在其轴向端部上限定推力轴承表面55。推力轴承表面55可以包括环形凹槽或通道57，环形密封件59可以设置在该环形凹槽或通道57中。环形密封件59可以使轴承壳体47内的第一区域65a与轴承壳体47内的第二区域65b密封地分离。第一区域65a可以处于排放压力下，并且第二区域61b可以处于小于排放压力的中间压力下。

压缩机构20可以完全地设置在排放室27内，并且可以包括动涡旋54和定涡旋56。动涡旋54可以包括端板58，该端板58具有从该端板58的第一侧61延伸的螺旋涡卷60。圆筒形轴或凸台62可以从端板58的第二侧63向下突出。端板58的第二侧63与第一轴承组件44可以限定第一区域65a。第一区域65a可以是高度为H且直径为D的空隙或空间。端板58的第二侧63可以与环形密封件59密封地接合。通过与动涡旋54和定涡旋56两者均接合的欧氏(Oldham)联轴器52可以防止动涡旋54和定涡旋56之间的相对转动。

定涡旋56可以包括端板64以及从端板64向下突出的螺旋涡卷66。螺旋涡卷66可以与动涡旋54的螺旋涡卷60以啮合的方式接合，从而产生一系列移动的流体腔。由螺旋涡卷60、66限定的流体腔的容积随着该流体腔在压缩机构20的整个压缩循环中从径向外部位置(处于低压下)经过径向中间位置(处于中间压力下)移动至径向内部位置(处于高压下)而减小。端板64可以包括在径向内部位置处与流体腔中的一个流体腔连通的排放通道68，并且允许压缩的工作流体(处于高压下)流动到排放室27中。排出阀70可以在排放通道68与排放室27之间提供选择性的流体连通。

应当领会，压缩机10可以包括诸如机械调节、变速和/或蒸汽注入之类的一些容量调节形式，例如用以改变压缩机10的输出。

卸荷器组件26可以包括卸荷器配重部72和轴承组件74。卸荷器配重部72可以包括第一纵向端部76、第二纵向端部78以及纵向开口80，该纵向开口80大致平行于传动轴42的旋转轴线82在第一纵向端部76与第二纵向端部78之间延伸。纵向开口80可以为大致圆筒形并且包括内壁84。轴承组件74可以设置在纵向开口80内的位于卸荷器配重部72的第二纵向端部78的位置处。卸荷器配重部72的第一纵向端部76可以限定大致平面的第一端部表面86。卸荷器配重部72的第二纵向端部78可以限定大致平面的第二端部表面88。第一端部表面86和第二端部表面88可以大致垂直于旋转轴线82。

参照图3和图4，凸缘部90可以从纵向开口80的内壁84延伸并且可以包括平坦的或平面的表面92。平面表面92可以横穿纵向开口80延伸，使得纵向开口80的一部分大致呈D形。纵向开口80可以容纳偏心销48的一部分。纵向开口80的平面表面92可以接合偏心销48的平坦表面51，使得卸荷器配重部72与传动轴42一起绕旋转轴线82旋转。

如在图2中所示，卸荷器配重部72可以包括阶梯式型面96。阶梯式型面96可以在第一纵向端部76与第二纵向端部78之间纵向延伸，并且在卸荷器配重部72的第一平面侧壁98与卸荷器配重部72的第二平面侧壁100之间横向延伸。第一平面侧壁98和第二平面侧壁100于其间可以具有角度α，从而限定了大致楔形形状的卸荷器配重部72。角度α可以在45度与180度之间。参照图4，在一种构型中，角度α可以为100度。

特别地参照图2、图3和图5，阶梯式型面96可以包括第一表面102、第二表面104、第三表面106、第四表面108以及第五表面110。第一表面102可以大致垂直于第二表面104、垂直于第四表面108、并垂直于卸荷器配重部72的第一端部表面86和第二端部表面88。第一表面102可以大致平行于卸荷器配重部72的第三表面106和第五表面110。第一表面102可以为大致弓形形状、具有高度H1、并且位于距旋转轴线82的距离为R1的位置处。第三表面106可以为大致弓形形状、具有高度H2、并且位于距旋转轴线82的距离为R2的位置处。第五表面110可以为大致弓形形状、具有高度H3、并且位于距旋转轴线82的距离为R3的位置处。R1与R2的比率可以在2:1与2:1.8之间，并且H1与H2之间的比率可以在3:1与1:1之间。另外，R2与R3的比率可以在2:1与2:1.8之间，并且H2与H3的比率可以在0.4:1与1:1之间。在一种构型中，R1与R2的比率为2:1.6，R2与R3的比率为2:1.6；H1与H2的比率为2:1，并且H2与H3的比率为0.5:1。

卸荷器配重部72的阶梯式型面96、并且具体地(i)R1与R2、(ii)R2与R3、(iii)H1与H2和(iv)H2与H3之间的比率使得能够使用具有减小的总高度H4的更小且更紧凑的卸荷器组件26，而同时最大限度地利用动涡旋54与第一轴承组件44之间的第一区域65a。例如，卸荷器组件26的总高度H4可以大致等于第一区域65a的高度H。就这方面而言，高度H4也可以在1mm与5mm之间并且小于高度H，以允许卸荷器组件26绕轴线82在第一区域65a内旋转。另外，第一表面102与旋转轴线82之间的距离R1可以大致等于第一区域65a的直径D的二分之一。就这方面而言，距离R1可以在1mm与5mm之间并且小于直径D的二分之一，以允许卸荷器组件26绕轴线82在第一区域65a内旋转。

参照图4，卸荷器配重部72的第一端部表面86可以包括毂部116。毂部116可以为大致圆筒形，并且可以包括第二纵向开口118、端部表面120、内表面122以及环形斜面124。环形斜面124可以在端部表面120与内表面122之间延伸并连接端部表面120和内表面122。第二纵向开口118可以具有与卸荷器配重部72的纵向开口80相同的直径并与该纵向开口80同中心地对齐。第二纵向开口118还可以容纳偏心销48的一部分，使得毂部116的端部表面120与传动轴42相邻并接合。

轴承组件74可以以可旋转的方式设置在卸荷器配重部72的纵向开口80内，并且该轴承组件74可以包括限定了第一轴承端部表面128的第一纵向端部126以及限定了第二轴承端部表面132的第二纵向端部130。第三纵向开口134可以在第一轴承端部表面128与第二轴承端部表面132之间延伸。第三纵向开口134可以以可旋转的方式容纳动涡旋54的凸台62。因此，卸荷器组件26可以用作传动轴42与动涡旋54之间的联接机构。纵向开口80的凸缘部90可以轴向支撑轴承组件74的第一纵向端部126。

现在将详细地描述压缩机10的操作。在偏心销48与传动轴42一起旋转从而使卸荷器配重部72旋转时，动涡旋54的凸台62可以在轴承组件74内旋转，使得动涡旋54在传动轴42和卸荷器配重部72绕旋转轴线82旋转的同时绕旋转轴线82转动。卸荷器配重部72的旋转可以用于使在动涡旋54的螺旋涡卷60与定涡旋56的螺旋涡卷66之间离心产生的径向力平衡，从而允许动涡旋54在变速涡旋压缩机中马达组件18的速度改变时相对于定涡旋56平滑地绕动。

更具体地，在压缩机10的操作期间，动涡旋54可以相对于定涡旋56绕动并产生离心力。传动轴42的偏心销48还可以产生驱动力分量，该驱动力分量可以有助于动涡旋54的螺旋涡卷60与定涡旋56的螺旋涡卷66之间的径向密封和径向接触力。由于以上的离心力和驱动力分量，因此，动涡旋54的螺旋涡卷60可以抵靠定涡旋56的螺旋涡卷66，从而确保了定涡旋56与动涡旋54之间的径向密封。由于卸荷器配重部72可以绕动涡旋54的凸台62旋转，因此，配重部72可以产生离心力，该离心力抵消了定涡旋56与动涡旋54之间的径向接触力并使其平衡。使径向接触力平衡的离心力对于在径向柔性涡旋压缩机的情况下以高速模式操作压缩机10而言可能特别重要。卸荷器配重部72可以极大地减小随着速度增大而增大的径向接触力的影响，从而在高速下产生较小的径向接触力并且从而改善了压缩机10的效率和可靠性。

为了说明和描述已经提供了实施方式的前述描述。前述描述不意在穷举或限制本公开。特定实施方式的各个元件或特征一般不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以用在所选的实施方式中，即使未具体示出或描述。该各个元件或特征还可以以许多方式进行变化。不应将这样的变型认为背离本公开，并且意在将所有这种改型包括在本公开的范围内。

Claims (20)

1.一种压缩机，包括：

壳体；

动涡旋，所述动涡旋设置在所述壳体内并且包括凸台部；

传动轴，所述传动轴具有从所述传动轴的第一端部延伸的偏心销，所述传动轴能够操作成绕纵向轴线旋转；以及

卸荷器配重部，所述卸荷器配重部具有第一端部、第二端部和第一纵向开口，所述第一纵向开口从所述第一端部延伸至所述第二端部，其中，所述偏心销设置在所述第一纵向开口内、位于所述第一端部的位置处，并且所述动涡旋的所述凸台部设置在所述第一纵向开口内、位于所述第二端部的位置处，

其中，所述偏心销包括从所述传动轴的第一端部延伸的平坦传动表面，并且所述第一纵向开口内具有横穿所述第一纵向开口延伸的纵向平坦表面，并且其中，所述偏心销布置在所述第一纵向开口内且布置成使得所述偏心销的所述平坦传动表面与所述第一纵向开口的所述纵向平坦表面接触。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，在所述第一纵向开口内设置有轴承组件，并且其中，所述动涡旋的所述凸台部进一步设置在所述轴承组件内。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述偏心销包括从所述传动轴的第一端部延伸的大致D形横截面部，并且所述第一纵向开口包括大致D形部，并且其中，所述偏心销的所述D形横截面部设置在所述第一纵向开口的所述D形部内。

4.根据权利要求3所述的压缩机，还包括

凸缘部，所述凸缘部从所述第一纵向开口的侧壁延伸并且具有横穿所述第一纵向开口延伸的所述纵向平坦表面；以及

轴承组件，所述轴承组件设置在所述第一纵向开口内，

其中，所述轴承组件由所述第一纵向开口的所述凸缘部轴向支撑。

5.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述卸荷器配重部包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的阶梯式型面。

6.根据权利要求5所述的压缩机，其中，所述卸荷器配重部包括第一平面侧壁、第二平面侧壁和弓形侧壁，其中，所述第一平面侧壁和所述第二平面侧壁于其间限定一角度，并且其中，所述弓形侧壁横穿所述角度并连接所述第一平面侧壁和所述第二平面侧壁。

7.根据权利要求6所述的压缩机，其中，所述角度在45度与180度之间。

8.根据权利要求7所述的压缩机，其中，所述角度在100度与120度之间。

9.根据权利要求6所述的压缩机，其中，所述弓形侧壁包括在所述第一平面侧壁与所述第二平面侧壁之间延伸的形成所述阶梯式型面的至少一个台阶部。

10.根据权利要求9所述的压缩机，其中，所述弓形侧壁包括纵向相邻设置的第一台阶部和第二台阶部。

11.根据权利要求10所述的压缩机，其中，所述第一台阶部包括彼此垂直的第一表面和第二表面，并且所述第二台阶部包括彼此垂直的第三表面和第四表面，并且其中，所述第一表面平行于所述第三表面。

12.根据权利要求1所述的压缩机，其中，所述卸荷器配重部的所述第一端部包括毂部，所述毂部具有限定了第二纵向开口的内表面，并且其中，所述偏心销进一步设置在所述第二纵向开口内。

13.根据权利要求12所述的压缩机，其中，所述毂部包括与所述传动轴的所述第一端部相邻地设置的端部表面以及从所述端部表面延伸至所述内表面的环形斜面。

14.一种压缩机，所述压缩机包括卸荷器配重部，所述卸荷器配重部包括：

第一端部，所述第一端部限定了第一表面；

第二端部，所述第二端部限定了第二表面，所述第二表面平行于所述第一表面；以及

纵向开口，所述纵向开口从所述第一表面延伸至所述第二表面，所述纵向开口包括从所述纵向开口的侧壁延伸的凸缘部，并且所述凸缘部包括横穿所述纵向开口延伸的纵向平坦表面，其中，所述卸荷器配重部包括从所述第一端部延伸至所述第二端部的阶梯式型面，

其中，在所述纵向开口内设置有轴承组件，并且所述轴承组件由所述纵向开口的所述凸缘部轴向地支撑。

15.根据权利要求14所述的压缩机，其中，所述卸荷器配重部包括第一平面侧壁、第二平面侧壁和弓形侧壁，其中，所述第一平面侧壁和所述第二平面侧壁于其间限定一角度，并且其中，所述弓形侧壁横穿所述角度并连接所述第一平面侧壁和所述第二平面侧壁。

16.根据权利要求15所述的压缩机，其中，所述角度在45度与180度之间。

17.根据权利要求16所述的压缩机，其中，所述角度在100度与120度之间。

18.根据权利要求14所述的压缩机，其中，所述阶梯式型面包括第一阶梯表面、第二阶梯表面和第三阶梯表面，并且其中，所述第一阶梯表面垂直于所述第二阶梯表面且平行于所述第三阶梯表面。

19.根据权利要求18所述的压缩机，其中，所述第一阶梯表面位于距所述卸荷器配重部的旋转轴线的距离为R1的位置处，并且所述第三阶梯表面位于距所述卸荷器配重部的所述旋转轴线的距离为R2的位置处，所述距离R2小于所述距离R1。

20.根据权利要求19所述的压缩机，其中，所述阶梯式型面还包括第四阶梯表面和第五阶梯表面，并且其中，所述第一阶梯表面垂直于所述第四阶梯表面且平行于所述第五阶梯表面，所述第五阶梯表面位于距所述卸荷器配重部的所述旋转轴线的距离为R3的位置处，所述距离R3小于所述距离R1和R2。