CN104791250A - 具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机 - Google Patents

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周到
杨坤
胡爱民
许敬德
魏昇
葛坦
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Abstract

本发明涉及具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机。包括壳体、静涡旋盘、动涡旋盘、曲轴、上支撑、电机和下支撑组件；静涡旋盘的底面上设有静盘涡旋齿，动涡旋盘的顶面上设有动盘涡旋齿，通过静盘涡旋齿和动盘涡旋齿的啮合实现密封，改进在于：静盘涡旋齿的齿顶端面和动盘涡旋齿的齿顶端面分别均布设有微形凹槽。在端面密封副的相对运动中，微形凹槽及周围区域产生动压效应，液体动压力和介质压力共同作用形成的密封开启力超过闭合力，两密封端面完全分离，并在密封端面间形成油膜，完成静涡旋盘和动涡旋盘之间的润滑和密封；密封端面的摩擦为纯液体摩擦，使密封副的摩擦状态得到很大改善，从而达到优化密封性能的作用。

Description

具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及涡旋式制冷压缩机。
背景技术
涡旋式压缩机通过静涡旋盘与动涡旋盘的啮合，形成了容积可变的多个压缩腔，由电机带动曲轴驱动动涡旋盘沿其公转轨道公转，从而完成气体的吸入、压缩和排出。涡旋压缩机属于第三代压缩机，多个压缩腔同时工作，相邻压缩腔之间的气体压差小，气体泄漏量少，容积效率高，可达98%，比第二代压缩机转子压缩机效率高5％左右。基于涡旋式压缩机具有振动小，噪声低，寿命长，可靠性好和效率高等优点，目前已大量应用于家用空调压缩机、商用空调压缩机、汽车空调等领域，在冷冻冷藏及小型空气压缩方面也有应用。
为了提高效率，静涡旋盘和动涡旋盘的涡旋齿齿顶必须与另一涡旋件的齿底紧密地贴合以减少相邻压缩腔之间的齿顶泄漏。在现有技术中，为使两涡旋件的涡旋齿顶与另一涡旋件的齿底紧密贴合以减少相邻压缩腔之间的齿顶泄漏，通常采用以下两种方法：1、靠轴向背压使静涡旋盘2与动涡旋盘3直接贴合，见图9和图10，并在动、静涡旋盘的涡旋齿齿顶端面形成一层油膜，从而实现密封效果，达到减少相邻压缩腔之间的齿顶泄露的目的。2、在动涡旋盘2和静涡旋盘3的涡旋齿齿顶端面安装密封条11，见图11，并靠轴向背压被压紧而使得动、静涡旋盘紧密接触，并在冷冻油的帮助下实现密封效果，达到减少相邻压缩腔之间的齿顶泄漏的目的。
现有技术存在以下不足：使用上述方法1时，由于动、静涡旋盘直接贴合，油膜刚度较低，承载能力较差，当背压过高时容易破坏油膜，在动、静涡旋盘间发生干摩擦，加速涡旋盘的磨损，降低密封性能，因而在压力变化范围较大的情况下不宜使用。使用上述方法2时，由于动、静涡旋盘中的密封条需要较大的受力才能维持两涡旋盘的齿顶端面和齿底端面紧密接触，因而密封条与涡旋盘的齿底端面间正压力较大，进而导致摩擦损耗较大，不利于压缩机的节能运行。
发明内容
为了实现在保证密封性能的同时，减少动、静涡旋盘之间摩擦损耗，本发明通过结构改进，提供一种具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机。
具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机包括壳体1、静涡旋盘2、动涡旋盘3、曲轴5、上支撑6、电机和下支撑9；静涡旋盘2的底面设有螺旋状的静盘涡旋齿2.1，动涡旋盘3的顶面设有螺旋状的动盘涡旋齿3.1，通过静盘涡旋齿2.1和动盘涡旋齿3.1的啮合实现密封，改进在于：
所述静盘涡旋齿2.1的静盘齿顶端面2.2和动盘涡旋齿3.1的动盘齿顶端面3.2分别均布设有微形凹槽；
静盘涡旋齿2.1和动盘涡旋齿3.1的啮合时，静盘齿顶端面2.2的微形凹槽与动盘齿底端面3.3接触，动盘齿顶端面3.2的微形凹槽与静盘齿底端面2.3接触。
所述微形凹槽为倒置的球冠状或盲孔状，微形凹槽的槽口当量直径为：10～100μm，槽深为：1～20μm，深径比为：0.01～0.2。
静盘齿顶端面2.2上的微形凹槽的面积与静盘齿顶端面2.2的面积之比为：20%～80%，动盘齿顶端面3.2上的的微形凹槽的面积与动盘齿顶端面3.2的面积之比为：20%～80%。
静盘齿顶端面2.2上的微形凹槽的密度或动盘齿顶端面3.2上的微形凹槽的密度为：10%～50%。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明与现有方法1相比，本发明所述涡旋制冷压缩机的轴向密封承载能力更高，因而更加适合用于背压较高或压力调节范围大的场合中。
2.本发明与现有方法2相比，本发明减少涡旋制冷压缩机零部件数量，省略了动、静涡旋盘齿顶部的密封条；相比较于动、静涡旋盘齿顶部用于安装密封条的涡旋密封槽的加工，此密封结构简单，加工方便，成本低廉。
3.本发明所述涡旋制冷压缩机的密封结构在降低运转摩擦力矩、端面温升、提高承载能力、延长使用寿命等方面比使用密封条的密封结构有了明显的改进。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为静涡旋盘结构示意图。
图4为图3的横剖图。
图5为图4的局部放大图。
图6为动涡旋盘结构示意图。
图7为图6的剖示图。
图8为图7的局部放大图。
图9为原压缩机结构示意图。
图10为图9中第一种密封结构的局部放大图。
图11为图9中第二种密封结构的局部放大图。
上图中序号：壳体1、静涡旋盘2、静盘涡旋齿2.1、静盘齿顶端面2.2、静盘齿底端面2.3、动涡旋盘3、动盘涡旋齿3.1、动盘齿顶端面3.2、动盘齿底端面3.3、十字环4、曲轴5、上支撑6、电机定子7、电机转子8、下支撑9、排气管10。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
参见图1，具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机包括壳体1、静涡旋盘2、动涡旋盘3、十字环4、曲轴5、上支撑6、电机、下支撑9和排气管10；电机包括电机定子7和电机转子8。参见图3和图4，静涡旋盘2的底面开设有静盘涡旋齿2.1，参见图6和图7，动涡旋盘3的顶面开设有动盘涡旋齿3.1，通过静盘涡旋齿2.1和动盘涡旋齿3.1的啮合实现密封。改进在于：
参见图5和图8，静盘涡旋齿2.1的齿顶端面2.2和动盘涡旋齿3.1的齿顶端面3.2分别均布开设有微形凹槽。
参见图2，静盘涡旋齿2.1和动盘涡旋齿3.1的啮合时，静盘齿顶端面2.2的微形凹槽与动盘齿底端面3.3接触，动盘齿顶端面3.2的微形凹槽与静盘齿底端面2.3接触。
微形凹槽为倒置的球冠状，微形凹槽的槽口当量直径为50μm，槽深为10μm，深径比为0.2。静盘齿顶端面2.2上的微形凹槽的面积与静盘齿顶端面2.2的面积之比为50%，动盘齿顶端面3.2上的的微形凹槽的面积与动盘齿顶端面3.2的面积之比为50%。
静盘齿顶端面2.2上的微形凹槽的密度或动盘齿顶端面3.2上的微形凹槽的密度均为30%。
工作时，压力润滑油通过曲轴5中间的通孔输送到曲轴顶端，并经过动涡旋盘油路输送到动涡旋盘3的齿顶部。由于静涡旋盘2和动涡旋盘3涡旋齿齿顶端面密封副的相对运动，微形凹槽及周围区域产生动压效应，液体动压力和介质压力共同作用形成的密封开启力超过闭合力，两密封端面完全分离，并在密封端面间形成油膜，完成静涡旋盘2和动涡旋盘3之间的润滑和密封；密封端面的摩擦为纯液体摩擦，使密封副的摩擦状态得到很大改善，从而达到优化密封性能的作用。

Claims (4)

1.具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机，包括壳体（1）、静涡旋盘（2）、动涡旋盘（3）、曲轴（5）、上支撑（6）、电机和下支撑（9）；静涡旋盘（2）的底面设有螺旋状的静盘涡旋齿（2.1），动涡旋盘（3）的顶面设有螺旋状的动盘涡旋齿（3.1），通过静盘涡旋齿（2.1）和动盘涡旋齿（3.1）的啮合实现密封，其特征在于：
所述静盘涡旋齿（2.1）的静盘齿顶端面（2.2）和动盘涡旋齿（3.1）的动盘齿顶端面（3.2）分别均布设有微形凹槽；
静盘涡旋齿（2.1）和动盘涡旋齿（3.1）的啮合时，静盘齿顶端面（2.2）的微形凹槽与动盘齿底端面（3.3）接触，动盘齿顶端面（3.2）的微形凹槽与静盘齿底端面（2.3）接触。
2.根据权利要求1所述的具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机，其特征在于：所述微形凹槽为倒置的球冠状或盲孔状，微形凹槽的槽口当量直径为：10～100μm，槽深为：1～20μm，深径比为：0.01～0.2。
3.根据权利要求1所述的具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机，其特征在于：静盘齿顶端面（2.2）上的微形凹槽的面积与静盘齿顶端面（2.2）的面积之比为：20%～80%，动盘齿顶端面（3.2）上的的微形凹槽的面积与动盘齿顶端面（3.2）的面积之比为：20%～80%。
4.根据权利要求1所述的具有微形凹槽端面密封结构涡旋盘的涡旋制冷压缩机，其特征在于：静盘齿顶端面（2.2）上的微形凹槽的密度或动盘齿顶端面（3.2）上的微形凹槽的密度为：10%～50%。
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