CN105545734B - 非对称涡旋压缩机及空调器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非对称涡旋压缩机及空调器，该压缩机包括静涡旋盘和动涡旋盘，该动涡旋盘与静涡旋盘相对布置且相对于静涡旋盘可旋转，该动涡旋盘设有背压孔道和第一孔道，该背压孔道能够将压缩机的压缩腔和背压室连通，第一孔道能够与压缩机中的加压气体腔连通，第一孔道的气流第一出口相对于动涡旋盘的旋转中心与背压孔道的气流第二出口对称布置，第一孔道能够与压缩机中的加压气体腔连通，使得通过第一孔道的加压气流在动涡旋盘上形成的力矩与通过背压孔道的加压气流形成的力矩在方向上相反，以缓解动涡旋盘所受到的倾覆力矩对动涡旋盘的影响，提高非对称涡旋压缩机的稳定性。

Description

非对称涡旋压缩机及空调器
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种非对称涡旋压缩机及空调器。
背景技术
目前，涡旋压缩机由于其结构紧凑、体积小、重量轻、运转平稳、效率高等众多优点而受到人们的重视，广泛应用于诸多领域中。涡旋压缩机在工作时，由于动涡旋盘承受随主轴转角变化的轴向气体力的作用，因而在静涡旋盘和支架体之间沿轴向浮动。轴向气体力的存在，不仅能够引起压缩腔轴向间隙的扩大，增加泄漏，减小容积效率，而且还会导致摩擦功耗增加。
目前最常用的平衡轴向气体力的方法是采用背压结构，通过开设背压孔和背压腔，通过背压腔内气体产生的作用力来平衡轴向力。例如，现有技术中有一种涡旋压缩机，具有非对称涡旋盘，其针对不同的转角设计选择相对应的外腔或内腔与背压连通，从而选择较合适的背压力。还有一种涡旋压缩机，在静盘上设有将压缩腔与背压室连通的连接通路和在该连接通路的中途利用压力差对该通路进行开闭的背压控制机构。
但是，现有技术中的背压结构均设置在动涡旋盘的一侧，当背压孔连通时(只在每周的一定角度范围内)，背压孔通路本身会对动盘产生倾覆力矩，且由于该背压孔离动盘中心较远，故该倾覆力矩力臂较长，整体会对动盘运动的稳定性产生一定影响，并在该角度附近产生较大的摩擦损耗，最终影响压缩机的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提出一种非对称涡旋压缩机及空调器，用于提高非对称涡旋压缩机的稳定性。
为实现上述目的，本发明提供一种非对称涡旋压缩机，包括静涡旋盘和动涡旋盘，动涡旋盘与静涡旋盘相对布置且相对于静涡旋盘可旋转，动涡旋盘设有背压孔道和第一孔道，背压孔道能够将压缩机的压缩腔和背压室连通，第一孔道能够与压缩机中的加压气体腔连通，第一孔道的气流第一出口相对于动涡旋盘的旋转中心与背压孔道的气流第二出口对称布置，第一孔道能够与压缩机中的加压气体腔连通，使得通过第一孔道的加压气流在动涡旋盘上形成的力矩与通过背压孔道的加压气流形成的力矩在方向上相反。
进一步地，加压气体腔为压缩腔或背压室。
进一步地，第一孔道的气流第一入口和背压孔道的气流第二入口与同一压缩腔连通。
进一步地，静涡旋盘设有第一槽道和第二槽道，第一槽道的出口和第二槽道的出口与背压室连通，在动涡旋盘转动期间，第一槽道的入口和第二槽道的入口与压缩腔之间的通断是同步的。
进一步地，第一孔道包括第一通道，第一通道用于连通气流第一入口和气流第一出口，气流第一入口与压缩腔连通，气流第一出口在动涡旋盘转动期间能够与第一槽道连通。
进一步地，背压孔道包括第二通道，第二通道用于连通气流第二入口和气流第二出口，气流第二入口与压缩腔连通，气流第二出口在动涡旋盘转动期间能够与第二槽道连通。
进一步地，加压气体腔为背压室，静涡旋盘设有第一槽道，能够在动涡旋盘转动期间连通背压室和第一孔道，第一孔道为盲孔。
本发明还提供一种空调器，包括如上述非对称涡旋压缩机。
基于上述技术方案，本发明在动涡旋盘上设置有背压孔道和第一孔道，当背压孔道将压缩腔与背压室连通时，压缩腔的气体进入背压室，可对动涡旋盘产生一定的背压力，有利于减小动涡旋盘与静涡旋盘之间的轴向间隙；此时，虽然加压气流在背压孔道的气流第二出口处对动涡旋盘产生倾覆力矩，但来自于加压气体腔的气体可通过相对于动涡旋盘的旋转中心与背压孔道的气流第二出口对称设置的第一孔道的气流第一出口对动涡旋盘产生相反的力矩，以缓解动涡旋盘所受到的倾覆力矩对动涡旋盘的影响，提高非对称涡旋压缩机的稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，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为本发明非对称涡旋压缩机一个实施例的结构示意图。
图2为本发明非对称涡旋压缩机一个实施例中动涡旋盘的结构示意图。
图3为本发明非对称涡旋压缩机一个实施例中动涡旋盘与静涡旋盘相互配合的结构示意图。
图4为本发明非对称涡旋压缩机一个实施例中动涡旋盘与静涡旋盘相互配合的截面示意图。
图5为本发明非对称涡旋压缩机另一个实施例中动涡旋盘的结构示意图。
图6为本发明非对称涡旋压缩机另一个实施例中动涡旋盘与静涡旋盘相互配合的截面示意图。
图中：1-气流第一入口，2-气流第二入口，3-气流第一出口，4-气流第二出口，5-第一槽道，6-第二槽道，7-第一孔道，8-背压孔道，11-静涡旋盘，12-动涡旋盘，13-十字滑环，14-上支架，15-曲轴，16-电机，17-下支架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
现有技术中的背压结构均设置在动涡旋盘的一侧，当背压孔连通时，背压通路本身会对动盘产生倾覆力矩，倾覆力矩的存在不仅会破坏动涡旋盘的稳定性，还会使动涡旋盘与静涡旋盘之间产生较大的摩擦损耗，影响非对称涡旋压缩机的可靠性。
为了消除非对称涡旋压缩机的倾覆力矩的存在，本发明提出了在与背压通路相隔180度的位置开设另一通路，使得动涡旋盘受到的倾覆力矩相互抵消，以避免倾覆力矩所带来的危害。基于这一思路，本发明使其产生的倾覆力矩能够相互抵消。
如图1所示，非对称涡旋压缩机包括静涡旋盘11和动涡旋盘12，所述动涡旋盘12与所述静涡旋盘11相对布置且相对于所述静涡旋盘11可旋转，所述动涡旋盘12设有背压孔道8和第一孔道7，所述背压孔道8能够将压缩机的压缩腔和背压室连通，所述第一孔道7能够与所述压缩机中的加压气体腔连通，所述第一孔道7的气流第一出口3相对于所述动涡旋盘12的旋转中心与所述背压孔道8的气流第二出口4对称布置，所述第一孔道7能够与所述压缩机中的所述加压气体腔连通，使得通过所述第一孔道7的加压气流在所述动涡旋盘12上形成的力矩与通过所述背压孔道8的加压气流形成的力矩在方向上相反。
在本发明中，在动涡旋盘上设置有背压孔道和第一孔道，当背压孔道将压缩腔与背压室连通时，压缩腔的气体进入背压室，可对动涡旋盘产生一定的背压力，有利于减小动涡旋盘与静涡旋盘之间的轴向间隙；此时，虽然加压气流在背压孔道的气流第二出口处对动涡旋盘产生倾覆力矩，但来自于加压气体腔的气体可通过相对于动涡旋盘的旋转中心与背压孔道的气流第二出口对称设置的第一孔道的气流第一出口对动涡旋盘产生相反的力矩，以缓解动涡旋盘所受到的倾覆力矩对动涡旋盘的影响，提高非对称涡旋压缩机的稳定性。
加压气体腔可以为压缩腔或者背压室，即第一孔道7的压力可以取自动涡旋盘12与静涡旋盘11所形成的压缩腔，也可以取自背压室，背压室主要包括非对称涡旋压缩机的上支架密封圈外部和静涡旋盘形成的空腔。
在一个实施例中，如图3和图4所示，第一孔道7的气流第一入口1和背压孔道8的气流第二入口2与同一压缩腔连通。
当第一孔道7的气流第一入口1和背压孔道8的气流第二入口2能够与同一压缩腔连通时，第一孔道7的出口压力和背压孔道8的出口压力相同，通过第一孔道7的气流第一出口3和背压孔道8的气流第二出口4向静涡旋盘11喷射的气体对静涡旋盘11所造成的冲击力就相同，同时静涡旋盘11对动涡旋盘12产生的反作用力即相同，而由于第一孔道7的气流第一出口3和背压孔道8的气流第二出口4相对于动涡旋盘12的旋转中心对称地设置，即第一孔道7的气流第一出口3和背压孔道8的气流第二出口4距离动涡旋盘12的旋转中心的距离相等，因此根据M＝P*S*L，即动涡旋盘12所受到的倾覆力矩与压缩腔压力、动涡旋盘12上的第一孔道7和背压孔道8的出口面积、第一孔道7和背压孔道8的出口与动涡旋盘12的旋转中心的距离成正比，因此可得两倾覆力矩大小相等、方向相反，消除了倾覆力矩的影响，提高动涡旋盘的稳定性。
另外，静涡旋盘11设有第一槽道5，用于在动涡旋盘12转动期间能够连通第一孔道7的气流第一出口3与背压室，以使得第一孔道7也可以作为涡旋压缩机中另一背压通路的一部分。
具体地，如图4所示，所述静涡旋盘11设有第一槽道5和第二槽道6，所述第一槽道5的出口和第二槽道6的出口与所述背压室连通，在所述动涡旋盘12转动期间，所述第一槽道5的入口和所述第二槽道6的入口与所述压缩腔之间的通断是同步的。在动涡旋盘12转动过程中第一孔道7的气流第一出口3能够与第一槽道5的入口连通，同时背压孔道8的气流第二出口4与第二槽道6的入口连通。
第一孔道7和背压孔道8从压缩腔引压，再通过第一槽道5和第二槽道6将压力输送至背压室，背压室的气体对动涡旋盘12产生背压力，以减小动涡旋盘12与静涡旋盘11之间的轴向间隙。在实现背压作用的同时，从第一孔道7的气流第一出口3和背压孔道8的气流第二出口4出来的气体对静涡旋盘11的冲击，使得静涡旋盘11对动涡旋盘12产生反作用力，动涡旋盘12两侧的倾覆力矩可以相互抵消，提高了非对称涡旋压缩机的稳定性。
上述各个实施例中，第一孔道7的气流第一入口1和背压孔道8的气流第二入口2与加压气体腔连通的具体实现形式可有多种选择，比如可以在动涡旋盘12上设置连通通道，使得第一孔道7的气流第一入口1和背压孔道8的气流第二入口2与加压气体腔连通。如图2所示，第一孔道7包括气流第一入口1、气流第一出口3以及第一通道，第一通道连通气流第一入口1和气流第一出口3，气流第一入口1与压缩腔连通，气流第一出口3在动涡旋盘12转动期间能够与第一槽道5连通。背压孔道8包括气流第二入口2、气流第二出口4以及第二通道，第二通道连通气流第二入口2和气流第二出口4，气流第二入口2与压缩腔连通，气流第二出口4在动涡旋盘12转动期间能够与设置于静涡旋盘11的第二槽道6连通。这种结构形式可以通过气流第一入口1、第一通道、气流第二入口2和第二通道，使得第一孔道7和背压孔道8同时从同一个压缩腔引压，解决了现有技术中非对称涡旋压缩机只在一侧开设背压孔而造成倾覆力矩的问题。
另外，第一槽道5和第二槽道6被构造成在动涡旋盘12转动期间使压缩腔与背压室同时连通或断开，以保证第一孔道7和背压孔道8所受到的力矩是同步的。
对于动涡旋盘12上的第一通道和第二通道，可以采用如下方式：首先在动涡旋盘12的侧面向内开设第一平台和第二平台；然后在第一平台和第二平台上设置开口，第一通道和第二通道可分别通过第一平台和第二平台上的开口向内加工而成；最后，在开口处设置堵塞件，以在第一通道和第二通道加工完成后堵住上述开口。在动涡旋盘12上开设第一平台和第二平台可以方便开设通道，且不影响动涡旋盘12的转动，通道加工完成后，利用堵塞件堵住开口，可以保证压缩腔和背压室只在一定角度范围内连通。
在又一个实施例中，如图5和图6所示，加压气体腔为背压室，静涡旋盘11设有第一槽道5，用于在动涡旋盘12转动期间连通背压室和第一孔道7，第一孔道7为盲孔，则第一孔道7的气流第一入口和气流第一出口为同一孔口。该实施例中，来自背压室的压力直接作用于动涡旋盘12上，也能够起到部分抵消背压孔道8所产生的倾覆力矩的作用。
本发明还提出一种空调器，包括上述的非对称涡旋压缩机。该非对称涡旋压缩机主要包括静涡旋盘11、动涡旋盘12、十字滑环13、上支架14、曲轴15、电机16和下支架17，其中电机16驱动曲轴15转动，从而使动涡旋盘12相对于静涡旋盘11转动。
下面结合附图1～6对本发明的非对称涡旋压缩机一个实施例的实现原理进行说明：
在动涡旋盘12开设与同一压缩腔连通并且相对于动涡旋盘12的旋转中心对称的背压孔通路，如图2～4所示，当动涡旋盘12转动到一定角度时，动涡旋盘12上的第一孔道7和背压孔道8分别与静涡旋盘11的第一槽道5和第二槽道6连通时，第一孔道7和背压孔道8的出口压力垂直动涡旋盘12喷到静涡旋盘11上，静涡旋盘11对动涡旋盘12有反作用力F静，然后使动涡旋盘12产生倾覆力矩，根据M＝P*S*L，可知两倾覆力矩大小相等、方向相反，其中第一槽道5和第二槽道6只需要保证动涡旋盘12上的压缩腔与背压室在同样转角连通或间断即可。
另外，如图5和图6所示，动涡旋盘12上的第一孔道7和背压孔道8还可以不与压缩腔连通，而是使得第一孔道7与静涡旋盘11上的第一槽道5相通，第一槽道5与背压室连通，这样可将背压室压力直接作用在动涡旋盘12上得到抵消倾覆力矩。
通过对本发明的非对称涡旋压缩机及空调器的多个实施例的说明，可以看到本发明的非对称涡旋压缩机及空调器实施例可以有效降低由于背压孔连通时产生的倾覆力矩，减小动涡旋盘由于倾覆产生的摩擦损耗，增加动涡旋盘运转的平稳性，提高非对称涡旋压缩机的可靠性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种非对称涡旋压缩机，其特征在于，包括静涡旋盘(11)和动涡旋盘(12)，所述动涡旋盘(12)与所述静涡旋盘(11)相对布置且相对于所述静涡旋盘(11)可旋转，所述动涡旋盘(12)设有背压孔道(8)和第一孔道(7)，所述背压孔道(8)能够将压缩机的压缩腔和背压室连通，所述第一孔道(7)能够与所述压缩机中的加压气体腔连通，所述第一孔道(7)的气流第一出口(3)相对于所述动涡旋盘(12)的旋转中心与所述背压孔道(8)的气流第二出口(4)对称布置，所述第一孔道(7)能够与所述压缩机中的所述加压气体腔连通，使得通过所述第一孔道(7)的加压气流在所述动涡旋盘(12)上形成的力矩与通过所述背压孔道(8)的加压气流形成的力矩在方向上相反。
2.根据权利要求1所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述加压气体腔为压缩腔或背压室。
3.根据权利要求2所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述第一孔道(7)的气流第一入口(1)和所述背压孔道(8)的气流第二入口(2)与同一压缩腔连通。
4.根据权利要求3所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述静涡旋盘(11)设有第一槽道(5)和第二槽道(6)，所述第一槽道(5)的出口和第二槽道(6)的出口与所述背压室连通，在所述动涡旋盘(12)转动期间，所述第一槽道(5)的入口和所述第二槽道(6)的入口与所述压缩腔之间的通断是同步的。
5.根据权利要求4所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述第一孔道(7)包括第一通道，所述第一通道用于连通所述气流第一入口(1)和所述气流第一出口(3)，所述气流第一入口(1)与所述压缩腔连通，所述气流第一出口(3)在所述动涡旋盘(12)转动期间能够与所述第一槽道(5)连通。
6.根据权利要求5所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述背压孔道(8)包括第二通道，所述第二通道用于连通所述气流第二入口(2)和所述气流第二出口(4)，所述气流第二入口(2)与所述压缩腔连通，所述气流第二出口(4)在所述动涡旋盘(12)转动期间能够与所述第二槽道(6)连通。
7.根据权利要求2所述的非对称涡旋压缩机，其特征在于，所述加压气体腔为背压室，所述静涡旋盘(11)设有第一槽道(5)，能够在所述动涡旋盘(12)转动期间连通所述背压室和所述第一孔道(7)，所述第一孔道(7)为盲孔。
8.一种空调器，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的非对称涡旋压缩机。
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