CN105317675A - 变容量涡旋压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种变容量涡旋压缩机。根据本发明的变容量涡旋压缩机，包括压缩腔、吸气腔、以及相互配合的静涡旋盘和动涡旋盘，动涡旋盘上设置有相互连通的变容孔和泄漏通道；变容孔与压缩腔相连通；泄漏通道与吸气腔相连通；泄漏通道设置有变容机构，变容机构控制压缩腔与吸气腔的通断。把变容孔与泄漏通道开设在动涡旋盘，由于涡旋压缩机动涡旋盘通常处于吸气环境(即低温低压环境)，所以可降低甚至避免压缩机在部分容量状态运行时，制冷剂泄漏过程中所造成的过热现象，可提高压缩机在该状态下的吸气容积效率从而提高了压缩机在该状态下的性能，同时也可避免因变容机构导致压缩机轴向高度增加，提高压缩机结构紧凑性。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机领域，特别地，涉及一种变容量涡旋压缩机。
背景技术
国家对高效、节能和舒适性是空调行业不断追求的目标。涡旋压缩机已趋向于更大匹数和高能效方向发展，变容涡旋压缩机能够实现低负荷时的高能效，且具有高可靠性和低振动等特点，在变流量空调系统中应用越来越广泛。
一般来说，涡旋压缩机由密闭外壳、动涡旋盘、静涡旋盘、曲轴、机座、防自转机构及电机等组成。动、静涡旋盘的型线均是涡旋形，动涡旋盘相对静涡旋盘偏心并相差180度安装，理论上它们轴向会在几条直线上接触(在横截面上则为几个点接触)，涡旋体型线的端部与相对的涡旋体底部相接触，于是在动、静涡旋盘间形成了一系列月牙形空间，即基元容积。在动涡旋盘以静涡旋盘的中心为旋转中心并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动，此时，冷媒被逐渐推向中心空间，其容积不断缩小而压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体。
变容量涡旋压缩机的变容原理：通过在涡旋盘开设旁通变容孔与压缩腔连通，使压缩腔与吸气腔(或低压气体)连通，从而减小压缩腔的排量，实现压缩机部分负荷的调节。
现有涡旋压缩机变容机构通常将变容孔、泄漏通道以及控制机构设置在静涡旋盘。该结构存在以下缺点：(1)由于其制冷剂泄回路径处于高温高压环境，压缩机在部分容量工作状态时，由于部分制冷剂通过变容孔与泄漏通道泄漏至吸气腔过程中制冷剂被加热，体积膨胀，从而导致压缩机吸气容积效率下降；(2)由于变容控制机构导致压缩机轴向高度增加，影响结构的紧凑性。
另一方面，在设计变容涡旋压缩机背压腔时须保证低负荷工况下，变容状态下背压力相对充分，这往往会导致在高负荷工况全容量状态下该背压结构所产生的背压力过剩，导致动、静涡旋盘之贴合面摩擦功耗增大，降低压缩机工作效率，甚至出现异常磨损，影响压缩机可靠性。
发明内容
本发明目的在于提供一种变容量涡旋压缩机，以解决制冷剂泄漏过程中所造成的过热现象的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种变容量涡旋压缩机，包括压缩腔、吸气腔、以及相互配合的静涡旋盘和动涡旋盘，动涡旋盘上设置有相互连通的变容孔和泄漏通道；变容孔与压缩腔相连通；泄漏通道与吸气腔相连通；泄漏通道设置有变容机构，变容机构控制压缩腔与吸气腔的通断。
进一步地，变容机构包括变容活塞和偏置机构，变容活塞的第一端具有封闭泄漏通道的第一位置和导通泄漏通道的第二位置，变容活塞的第一端与偏置机构相抵接。
进一步地，变容活塞上设置有第一密封圈。
进一步地，第一密封圈为蓄能弹簧密封圈。
进一步地，变容活塞的第二端设置密封塞。
进一步地，偏置机构为弹簧。
进一步地，变容机构设置在动涡旋盘的基板上。
进一步地，变容量涡旋压缩机还包括变容控制流体引流管、吸气管和高压油池，变容控制流体引流管通过控制部分别与吸气管和高压油池相连通。
进一步地，变容控制流体引流管设置在静涡旋盘上。
进一步地，变容量涡旋压缩机还包括上支架，上支架设置在动涡旋盘的下方，变容控制流体引流管设置在上支架上。
本发明具有以下有益效果：
把变容孔与泄漏通道开设在动涡旋盘，由于涡旋压缩机动涡旋盘通常处于吸气环境(即低温低压环境)，所以可降低甚至避免压缩机在部分容量状态运行时，制冷剂泄漏过程中所造成的过热现象，可提高压缩机在该状态下的吸气容积效率从而提高了压缩机在该状态下的性能，同时也可避免因变容机构导致压缩机轴向高度增加，提高压缩机结构紧凑性。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的变容量涡旋压缩机的示意图；
图2是图1变容状态下的A处放大示意图；
图3是图1非变容状态下的A处放大示意图；
图4是根据本发明的变容量涡旋压缩机的动涡旋盘示意图；
图5是图4的A-A向剖视示意图；
图6是根据本发明的变容量涡旋压缩机的静涡旋盘端面结构图示意图；
图7是根据本发明的变容量涡旋压缩机的带控制部分示意图；
图8是图1变容状态下的A处放大第一密封圈为蓄能弹簧密封圈的示意图；
图9是根据本发明的变容量涡旋压缩机的变容控制引流管设置在上支架上的示意图；
图10是根据本发明的变容量涡旋压缩机的上支架示意图；以及
图11是根据本发明的变容量涡旋压缩机的背压力、轴向力-压比曲线图。
附图中的附图标记如下：1、涡旋压缩机；2、压缩机构；3、驱动部分；4、电机；5、静涡旋盘；5a、控制流体通道；5b、控制流体引导槽；6、动涡旋盘；6a、变容孔；6b、泄漏通道；6c、泄漏孔；6d、变容气缸；6e、引压孔；6f、变容密封塞安装螺栓孔；7、吸气管；8、封闭容器；9、上支架；9a、控制流体引导凹槽；9b、控制流体通道；9c、控制流体通道接口；10、欧氏环；11、背压腔密封圈；12、滑动轴承；13、曲轴；14、主轴承；15、排气管；16、主平衡块；17、主平衡块罩；18、转子；19转子；20、副平衡块；21、副平衡块罩；22、下支架；23、副轴承盖板；24、副轴承；25、止推板；26、止推板紧固螺栓；27、吸油管；28、导油片；29、下盖；30、变容机构；30a、密封塞；30b、第一密封圈；30c、变容活塞；30d、偏置机构；31、变容控制流体引导管；32、吸气压力连接通路；33、变容控制连接通路；34、控制部分；35、节流装置；36、连接油池高压通路；37、控制流体引导管密封圈；38、第二密封圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1至图10，根据本发明的变容量涡旋压缩机，包括相互配合的静涡旋盘5和动涡旋盘6，动涡旋盘6上设置有相互连通的变容孔6a和泄漏通道6b；变容孔6a与压缩腔相连通；泄漏通道6b与吸气腔相连通；泄漏通道6b设置有变容机构30，变容机构30控制压缩腔与吸气腔的通断。变容孔与泄漏通过开设在处于低压低温侧的动涡旋盘，可降低甚至避免压缩机在部分容量状态运行时，制冷剂泄漏过程中所造成的过热现象，可提高压缩机在该状态下的吸气容积效率从而提高了压缩机在该状态下的性能。
现有技术中涡旋压缩机1，其在密封容器8内容纳有压缩机构2和驱动部分3。压缩机构2由静涡旋盘5、动涡旋盘6、防止动涡旋盘6自转的欧氏环10构成，驱动部分3主要由电机4与曲轴13构成。涡旋压缩机工作过程中，由驱动部分3驱动动涡旋盘6运转，其与静涡旋盘相5互啮合从而形成月牙形压缩腔。随着曲轴的旋转，制冷剂经过吸气管7进入压缩机压缩机构2的吸气腔，动涡旋盘6作继续回转平动并始终保持良好的啮合状态，吸气腔不断向中心推移，容积不断缩小，腔体内压力不断被进行压缩；当压缩达预定压缩比时，制冷剂由静涡旋盘5的中心排气口排出，进入密封容器8上部空间，经静涡旋盘5与上支架9排气通道进入电机4上部空间与密封容器8下部空间，对电机进行冷却，然后经排气管15排出压缩机1。涡旋压缩机变容量调节的原理：通过在动涡旋盘6基板开设变容孔6a，改变型线的终点。在脱啮点不变的情况，通过缩短型线长度(即提前型线的终点)，减小吸气量与内容积比。如图8所示为本发明变容涡旋压缩机的一种控制方案，控制部34可选择性地与吸气压力通道32或油池高压通道36连通，从而控制变容机构30动作。
参见图1至图10，变容机构30包括变容活塞30c和偏置机构30d，变容活塞30c的第一端具有封闭泄漏通道6b的第一位置和导通泄漏通道6b的第二位置，变容活塞30c的第一端与偏置机构30d相抵接。偏置机构30d为弹簧。变容活塞30c的第一端包括同轴设置的两段圆柱体，两段圆柱体连接形成台阶面，弹簧的端部抵接在台阶面上，套在前端直径较小的圆柱上。
参见图1至图3，变容活塞30c上设置有第一密封圈30b，第一密封圈30b为蓄能弹簧密封圈。变容活塞30c的第二端设置密封塞30a。
参见图1至图3、图7至图9，变容机构30设置在动涡旋盘6的基板上。变容机构设置于动涡旋盘基板内，避免因变容机构导致压缩机轴向高度增加，提高压缩机结构紧凑性。
参见图7至图9变容量涡旋压缩机还包括变容控制流体引流管31，变容控制流体引流管31通过控制部34分别与吸气管7和高压油池相连通。变容控制流体引流管31设置在静涡旋盘5上。变容控制流体引导管31开设于静涡旋盘上，对于对称型线涡旋压缩机可避免开设两处引控制压力流体引入口(仅需开设一个控制流体引入口，通过控制流体通道引至另一侧)，该控制流体通道同样适用于非对称型线涡旋压缩机；开设于静涡旋盘上的变容控制流体通道31，在变容状态下不产生向下推力使该状态下背推力相对充足，而在变容状态下产生向下推力抵消过剩背压力以得到适宜有效背压力，具备对部分容量/全容量状态下背压力的调节作用；引高压侧油池部冷冻油作为全容量状态下控制流体，在全容量状态运行时，可对动涡旋盘与静涡旋盘贴合面摩擦副进行润滑，降低摩擦功耗从而提高压缩机性能。
参见图9，变容量涡旋压缩机还包括上支架9，上支架9设置在动涡旋盘6的下方，变容控制流体引流管31设置在上支架9。将变容控制流体引导管30连接上支架9上，在上支架9上开设控制流体通道接口9c，控制流体通道9b以及控制流体引导凹槽9a并通过第二密封圈38将控制流体引导至变容气缸6d作用侧以控制变容活塞30c动作，从而实现对压缩机部分容量/全容量运行状态的切换，该实施方案便于压缩机装配。
参见图1至图10，当压缩机作变容状态运行时，控制部分34使变容控制通道33与吸气压力通道32连通，经过变容控制流体引导管31、控制流体通道5a以及动涡旋盘引压孔6e，吸气压力流体进入变容气缸6d作用侧，在压差与偏置机构30d的作用，变容活塞30c被推向密封塞30a，此时，压缩腔通过变容孔6a，泄漏通道6b以及泄漏孔6c与吸气腔连通，从而减小压缩机吸气量。在此过程中，由于制冷剂泄漏经过设置于压力与温度较低的变容孔6a，泄漏通道6b以及泄漏孔6c，其对制冷剂加热程度较小，提高压缩机在该状态下的吸气容积效率从而提高了压缩机在变容状态下的性能，同时该机构设置于动涡旋盘基板中可避免因变容机构导致压缩机轴向高度增加，提高压缩机结构紧凑性。
参见图1至图10，当压缩机作全容量状态运行时，控制部分34使变容控制通道33与油池高压通道36连通，经过节流装置35、变容控制流体引导管31、控制流体通道5a以及动涡旋盘引压孔6e，油池部下高压油流体进入变容气缸6d作用侧，从而推动变容活塞30c向泄漏通道6b侧移动，泄漏通道6b被变容活塞30c封闭，此时，中压腔与吸气腔被隔断，压缩机处于全容量运行状态。在全容量状态运行时，压缩机往往会出现背压力过剩情况，尤其是在高负荷工况运行时尤为严重，此时由于高压控制流体经过静涡旋盘5的控制流体通道5a，其被封闭于动涡旋盘6与静涡旋盘5贴合面之间，由于控制流体压力作用从而对动涡旋盘6产生向下推的作用力以抵消部背推力压力，以得到适宜的有效背压力，如图11所示，解决了变容式涡旋压缩机在全容量运行时背压力过剩的问题，此外，还可起到润滑贴合面减小摩擦功耗，从而提高全容量状态下压缩机性能。
参见图8，第一密封圈30b采用蓄能弹簧密封圈(亦可采用其他形式密封圈)，减小了变容活塞30c移动过程中第一密封圈30b与变容气缸6d之间的摩擦阻力，提高了变容机构30动作的速度、可靠性以及使用寿命。
如图8所示，为本发明一种控制方案，通过吸气压力通道32或油池高压通道36分别引导吸气压力流体或高压冷冻油流体通过控制部34选择性地引导至变容控制通道33，实现变容机构30的动作控制。另一方面，该控制方案引导油池部高压冷冻油作为全容量控制流体，经节流装置35作用使进入控制流体通道5a时压力适宜，冷冻油对贴合面进行润滑而又避免了大量冷冻油进入压缩机构2。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
把变容孔与泄漏通道开设在动涡旋盘，由于涡旋压缩机动涡旋盘通常处于吸气环境(即低温低压环境)，所以可降低甚至避免压缩机在部分容量状态运行时，制冷剂泄漏过程中所造成的过热现象，可提高压缩机在该状态下的吸气容积效率从而提高了压缩机在该状态下的性能，同时也可避免因变容机构导致压缩机轴向高度增加，提高压缩机结构紧凑性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变容量涡旋压缩机，其特征在于，包括压缩腔、吸气腔、以及相互配合的静涡旋盘(5)和动涡旋盘(6)，
所述动涡旋盘(6)上设置有相互连通的变容孔(6a)和泄漏通道(6b)；
所述变容孔(6a)与所述压缩腔相连通；所述泄漏通道(6b)与所述吸气腔相连通；
所述泄漏通道(6b)设置有变容机构(30)，所述变容机构(30)控制所述压缩腔与所述吸气腔的通断。
2.根据权利要求1所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述变容机构(30)包括变容活塞(30c)和偏置机构(30d)，所述变容活塞(30c)的第一端具有封闭所述泄漏通道(6b)的第一位置和导通所述泄漏通道(6b)的第二位置，所述变容活塞(30c)的第一端与所述偏置机构(30d)相抵接。
3.根据权利要求2所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述变容活塞(30c)上设置有第一密封圈(30b)。
4.根据权利要求3所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述第一密封圈(30b)为蓄能弹簧密封圈。
5.根据权利要求3所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述变容活塞(30c)的第二端设置密封塞(30a)。
6.根据权利要求2所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述偏置机构(30d)为弹簧。
7.根据权利要求2所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述变容机构(30)设置在所述动涡旋盘(6)的基板上。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
还包括变容控制流体引流管(31)、吸气管(7)和高压油池，所述变容控制流体引流管(31)通过控制部(34)分别与所述吸气管(7)和所述高压油池相连通。
9.根据权利要求8所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
所述变容控制流体引流管(31)设置在所述静涡旋盘(5)上。
10.根据权利要求8所述的变容量涡旋压缩机，其特征在于，
还包括上支架(9)，所述上支架(9)设置在所述动涡旋盘(6)的下方，所述变容控制流体引流管(31)设置在所述上支架(9)上。
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