CN1061465A

CN1061465A - 涡旋压缩机

Info

Publication number: CN1061465A
Application number: CN91109997A
Authority: CN
Inventors: 饭尾孝征; 平野隆久; 森田好治
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1992-05-27
Anticipated expiration: 2006-10-28
Also published as: CA2052350C; US5192195A; KR920010156A; DE69130733D1; EP0486121B1; DE69130733T2; AU8480891A; CN1023244C; KR950013019B1; CA2052350A1; AU635159B2; EP0486121A1

Abstract

本发明涉及涡旋压缩机，其特点是在固定涡旋的端板上制有与压缩腔相通的旁路口；有一流量调节装置，该装置里有一旁路通道和一个阀机构，旁路通道具有与机壳中的吸入腔相通的旁路口，阀机构能打开或关闭所述的旁路通道；流量调节装置与固定涡旋是分开加工的，它与固定涡旋相接合并紧固在机壳内，从而使压缩机输出功率的可调范围在0至100％。

Description

本发明涉及一种涡旋压缩机，它适用于机动车辆之类的空气调节器。

图8至10为一种传统的涡旋压缩机的实例。

如图8所示的密封机壳1由一个杯状主体2、一个前端板4以及一个圆筒构件6组成，所述前端板4用螺栓3固定在主体2上，而圆筒构件6用螺栓5固定在前端板4上。一根主轴7穿过圆筒构件6，并用轴承8、9可转动地支承在机壳1上。

机壳1内设置一个固定涡旋10，此固定涡旋具有一块端板11以及一个在端板内表面上做出的涡旋盘12，所述端权11用螺栓13固定在杯状主体2上，从而把固定涡旋固定在机壳1内。由于端板11的外圆周表面和杯状主体2的内圆周表面相互密封接触，使机壳1的内部形成一个排出腔31和一个吸入腔28，它们分别位于端板11的外侧和内侧。

此外，还在端板11的中心做出一个排出口29。一个排出阀30连同一块挡板35用一个螺栓36固定在端板11的外表面上，借助于排出阀30能使排出口29开启和关闭。

一个运动涡旋14包括一块端板15和一个涡旋盘16，所述涡旋盘16在端板15的内表面上做出，而且与固定涡旋10的涡旋盘12具有基本相同的轮廓。

如图所示，固定涡旋10和运动涡旋14按太阳系运动的转动半径相互偏心并且相对转过180°角相互啮合。

嵌在涡旋盘12顶端表面上的一个顶端密封垫17与端板15的内表面紧密接触，而嵌在涡旋盘16顶端表面上的一个顶端密封垫18与端板11的内表面紧密接触。如图10所示，涡旋盘12和16的侧表面在a、b、c、d各点均相互紧密接触，从而形成压缩腔19a和19b，所述压缩腔19a和19b相对于涡旋中心形成大致中心对称的状态。

在端板15的外表面中心部分伸出一个圆筒形凸起20的内部，而且，在主轴7的内端偏心地伸出一个偏心销25，它可转动地插在驱动衬套21的偏心孔24中。此外，在驱动衬套21上还安装着一个平衡配重27。

在端板15外表面的一个外圆周边缘和前端板4的内表面之间设置一个机构26，它的作用是阻止沿其自身轴线转动，此外还能用作推力轴承。

当主轴7旋转时，通过由偏心销25、驱动衬套21和凸起20等组成的旋转驱动机构，使运动涡旋14得到驱动，运动涡旋14以太阳系运动方式按一个圆形轨道作公转，所述轨道具有所述太阳系运动的公转半径，也就是说，以主轴7和偏心销25之间的偏心量为半径，在此同时不借助于一个阻止自转的机构26，来制止运动涡旋14围绕自身轴线转动。于是，在涡旋盘12和16之间的线性接触点“a”至“d”逐渐朝着该涡旋的中心运动。其结果是，压缩腔19a和19b也朝着该涡旋中心运动，并且容积逐渐减小。

由上述可知，通过吸入口（未示出），流进吸入腔28的气体，通过位于涡旋盘12和16的外圆周端的开口部分，分别进入压缩腔19a和19b，并在被压缩的同时到达中心部分。然后，气体从那里推开排出阀30，经过排出口29流入排出腔31，再经过一个排出口（未示出）从该处流走。

从图9、10可以看出，有一对各有一端与吸入腔28相通的气缸32a和32b，它们布置在排出口29两侧，并且在固定涡旋10的端板11内部相互平行地延伸。此外，在端板11内还做出旁路口33a和33b，它们用来使受压缩气体通过旁路从一对压缩腔19a和19b的内侧进入上文所述的气缸32a和32b。另外，在所述气缸32a和32b中还以密封和可滑动的方式安装着活塞34a和34b，它们的作用是开启和关闭旁路口33a和33b。

当压缩机处于满负荷运转状态时，在控制阀38处产生的高压控制气体，通过孔39a和39b被引导到各自的活塞34a和34b的内端表面上。于是，克服回位弹簧41a和41b的弹力，推动各自的活塞34a和34b，将旁路口33a和33b堵住。此处所述的回位弹簧41a和41b安装在这些活塞的弹簧座40a和40b之间呈被压缩状态。

反之，当压缩机处于卸载运转状态时，在控制阀38处产生的控制气体压力减小，于是，在回位弹簧41a和41b的弹力作用下，各自的活塞34a和34b向回移动，占据图中所示的位置，正被压缩的气体从一对压缩腔19a和19b流经旁路口33a和33b，再通过在活塞34a、34b和气缸32a、32b中做出的连接孔42a、42b和盲孔43a、43b，流进吸入腔28。

用这种方法，上文所述的涡旋压缩机就能根据负载进行流量调节。

然而在上文所述的传统压缩机中，压缩腔19a和19b相对于涡旋中心约呈中心对称状。因此，为了使正在压缩的气体分别从压缩腔19a、19b通过旁路进入吸入腔28侧，就需要在端板11中设置一对旁路口33a、33b以及一对气缸32a、32b，并需要在这对气缸32a和32b中相应地提供两套活塞34a和34b，回位弹簧41a和41b以及弹簧座40a、40b等等。其结果是结构复杂、零件数量增加，装配工时多，重量上升，成本加大。

此外还有这样一个缺点，即当固定涡旋10的端板受压缩腔19a和19b内气体压力作用而变形时，活塞34a和34b就不能平衡滑动。

鉴于这些情况，本发明的一个目的是：提供一种能克服上述种种缺点的涡旋压缩机，其要点将在下文中介绍。

（1）一种涡旋压缩机，它通过分别在端板内表面上设置涡旋盘的方式构成一个固定涡旋和一个运动涡旋，所述固定涡旋和运动涡旋在相对转过一个角度的情况下相互啮合，从而形成多个压缩腔。所述固定涡旋固定地安装在一个机壳内部，而所述运动涡旋在一个旋转驱动机构作用下以太阳系运动的方式作公转，在此同时还借助于一个阻止自转的机构来制止运动涡旋围绕自身轴线转动，因此所述压缩腔能朝涡旋中心运动，并在此同时减少自身容积以便压缩气体，最后经过所述固定涡旋端板上的一个排出口，将压缩后的气体排至机壳内部的一个排出腔，其特征为，在所述固定涡旋的端板上制有与所述压缩腔相通的旁路口，还有一流量调节装置，该装置里有一旁路通道和一个阀机构，旁路通道具有与机壳中的吸入腔相通的旁路口，阀机构能打开或关闭所述的旁路通道，所说的流量调节装置与固定涡旋是分开加工成形的，该装置与固定涡旋相接合并紧紧固定在机壳内。

（2）根据上述的涡旋压缩机，其特征还在于：在固定涡旋端板的外表面或在流量调节装置的外表面做有一个用于配合的凹入部分，而另一个外表面做有一个用于配合的突出部分，该凹入部分与突出部分相互接合，且所说的固定涡旋和流量调节装置紧固在机壳内。

上述（1）和（2）所述的本发明的结构，通过一个密封垫使机壳内部被分隔成一个吸入腔和排出腔。机壳内部的流量调节装置与固定涡旋的端板的外表面紧密接触，并用从机壳外面穿进夹的螺栓与固定涡旋紧固地连在一起。通过流量调节装置的旁路通道，旁路口与吸入腔相通。压缩机的流量控制是通过旁路通道的开闭来进行的，开闭动作是由一个阀机构来实现的。

根据（1）和（2）中所述的本发明，加工流量调节装置和固定涡旋变得简单了。由于流量调节装置和固定涡旋是分别加工的，所以可大大降低加工成本。

此外，由于流量调节装置做成同固定涡旋的端板的外表面紧密接触，并用从机壳的外面插入的螺栓使其与固定涡旋相联接，还由于把机壳内部分隔成吸入腔和排出腔的密封垫布置在流量调节装置的外圆周表面与机壳的内圆周表面之间，因而可较容易地把固定涡旋和流量调节装置装入机壳内，且所述的流量调节装置不承受外力，因此，流量调节装置的可靠性得到了提高。

（3）根据（1）中所说的涡旋压缩机，其特征在于：流量调节装置做成与固定涡旋的端板的外表面紧密接触，并通过从机壳外面伸进来的螺栓使其与固定涡旋固紧在一起。

（4）根据（1）中所说的涡旋压缩机，其特征在于：用来把机壳分隔成一个吸入腔和一个排出腔的密封垫布置在流量调节装置的外圆周表面和机壳的内圆周表面之间。

在（3）和（4）所述的本发明的结构中，由于流量调节装置与固定涡旋相接合并紧固在机壳内，与压缩腔相通的旁路口通过设在流量调节装置内的旁路通道与机壳内的吸入腔相连接，通过一个阀机构打开和封闭所述的旁路通道来实现对压缩机流量（即功率）的控制。

根据（3）和（4）中所述的本发明，加工流量调节装置和固定涡旋变得简单了，成本大大降低，而且很容易把流量调节装置装进机壳内。

所述的流量调节装置上开有所述螺栓的通孔，在固定涡旋的端板上为螺栓开有攻过丝的孔，螺栓从机壳外部插入所述的孔并拧入攻过丝的孔中，这样就把固定涡旋和流量调节装置固紧在机壳上。

图1至7示出了本发明的最佳实施例，其中：

图1是纵向局部剖视图;

图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线剖切的剖视图;

图3是沿图6的Ⅲ-Ⅲ线剖切的剖视图;

图4是图6Ⅳ-Ⅳ视图;

图5是沿图4的Ⅴ-Ⅴ线剖切的剖视图;

图6是沿图4的Ⅵ-Ⅵ线剖切的剖视图;

图7是图5的Ⅶ-Ⅶ视图;

图8至10画出一种传统的涡旋压缩机实例，其中：

图8是纵向剖视图;

图9是沿图10的Ⅸ-Ⅸ线剖切的局部剖视图;

图10是沿图8的Ⅹ-Ⅹ线剖切的横截面视图。

下面结合图1至图7，对本发明的最佳实施例作详细介绍。

在固定涡旋10的端板11中制有一对与压缩腔19a和19b相通的旁路口33a和33b。流量调节装置（即功率控制装置）50放置在固定涡旋10的端板11外表面上形成紧密的接触。流量调节装置50的一个相配的凹入部分51与固定涡旋10的一个相配的突出部分10a配合，螺栓13从机壳1的外部穿过流量调节装置50上的螺栓孔52，其端部拧在固定涡旋10之中，从而将流量调节装置50固定在机壳1内部。

流量调节装置50后部的外圆周表面装有密封垫100，与杯形主体2的一个内圆周表面紧密接触呈密封状态，机壳1内部就被分隔成一个吸入腔28和一个排出腔31。

在流量调节装置50的中心位置钻有一个与排出口29相通的排出孔53，一个排出阀30连同挡板35用一个螺栓36固定在流量调节装置50的外表面上，借助于所述排出阀30能使排出孔53开启和关闭。

在排出孔53的一侧加工有一个盲孔状的气缸54，而在另一侧做出一个与气缸54平行的盲孔状空腔55，气缸54和空腔55的开口端分别与吸入腔28相通。

杯形活塞56以密封和可滑动方式安装在气缸54中。在活塞56的一侧形成控制压力腔80，而在另一侧形成与吸入腔28相通的腔81。放置在活塞56和弹簧座82之间的一个螺旋弹簧83将活塞56推向控制压力腔80。还有，在活塞56外圆周表面上制有一个环形凹槽93，它总是通过多个孔94与腔81相通。

另一方面，在空腔55中安装着一个控制阀58。用“O”形圈59、60、61和62将空腔55和控制阀58之间的间隙隔开，从而形成一个大气压力腔63、一个低压腔64、一个控制压力腔65以及一个高压腔66。此外，大气压力腔63经过一个通孔67以及一根连接管（未示出）与机壳1外部的大气相通。低压腔64经过一个通孔68与吸入腔28相通，控制压力腔65经过一个通孔69、一个凹槽70以及一个通孔71与控制压力腔80相通，而高压腔66经过一个通孔72与排出腔31相通。

因此，控制阀58能感受到排出腔31内的高压HP以及吸入腔28内的低压LP，并产生一个控制压力AP，此控制压力是上述高压和低压的中间值，并可表达为低压LP的一个线性函数。

如图7所示，在流量调节装置50的内表面上制有凹槽70、90和91，还带有一个第一凹入部分86、一个第二凹入部分87和一个第三凹入部分88。在围绕着第一、第二和第三凹入部分86、87和88的台阶区域57中制有一个密封槽84，在槽84中安装着一个密封件85。由于该密封件85与固定涡旋10的端板11外表面紧密接触，才在流量调节装置50和端板11外表面之间最终构成了所述第一、第二和第三凹入部分86、87和88，而且这些凹入部分用密封件85彼此分隔开。第一凹入部分8经过凹槽70以及通孔69、71与控制压力腔65和80相通;第二凹入部分87经过端板11上的一对旁路口33a和33b与正在进行压缩工作的压缩腔19a和19b相通，还经过通孔89a和89b与气缸54的腔81相通;而第三凹入部分88经过凹槽90和91与排出孔53相通，还经过连接孔92与气缸54的腔81相通。

此外，将旁路口33a和33b安排在下述位置;在压缩腔19a和19b停止吸气以后进入压缩过程并且容积减少到50%之前，旁路口33a和33b与压缩腔19a和19b相通。

其余结构与图8至10所示的传统设备的结构相同，而且相应的构件采用同样的参考编号。

当本发明压缩机处于卸载工作状态时，在控制阀58处产生的控制压力AP降低，当这个控制压力AP经过通孔69，凹槽70以及通孔71引入控制压力腔80时，螺旋弹簧83的回复力推动活塞56，使它占据图3所示的位置。因此，连接孔89a、89b以及连接孔92被打开，压缩腔19a和19b中正在被压缩的气体，通过旁路口33a和33b、第二凹入部分87以及连接孔89a、89b，进入腔81。另一方面，已经达到涡旋中心的压缩腔中的气体，也就是说压缩后的气体，经过排出口29，排出孔53，第三凹入部分88、凹槽96和91以及连接孔92，进入腔81。这些气体在腔81中混合在一起，并排入吸入腔28。其结果是，该压缩机的排气量变为零。

当该压缩机处于满负荷工作状态时，控制阀58产生一个高控制压力AP。该高控制压力AP进入腔80，并压迫活塞56的内端表面。于是，活塞56克服螺旋弹簧83的弹力往回运动，达到活塞外端紧靠弹簧座82的位置，也就是说如图2所示的位置。在一状态，所有的连接孔89a、89b以及连接孔92均被活塞56堵住。因此，已在压缩腔19a、19b中被压缩并达到涡旋中心部分的气体，流过排出口29和排出孔53，并打开排出阀30，进入排出腔31，最后通过一个排出口（未示出）排至外部。

当该压缩机排气量下降时，在控制阀58中产生出一个与下降速率相当的控制压力AP。当该控制压力AP经过控制压力腔80作用在活塞56的内端表面上时，活塞56停留在控制压力AP与螺旋弹簧83的弹力相平衡的位置。因此，在控制压力AP低时开始只是连接孔89a、89b全打开，该压缩机的排气量降为50%。当控制压力AP进一步降低时，连接孔92也被打开。当其全开时该压缩机的排气量变为零。用这种方法，能使压缩机排气量在0-100%范围内线性变化。

在上述所述的实施例中，由腔81，连通孔89a，89b及92和气缸54的其它部分构成了一个旁路通道，通过由活塞56，弹簧83和弹簧座82及其它类似的东西组成的阀机构使所说的通道打开和关闭。但是通道和阀机构不限于所示的形式，它们当然可以是各种结构和形状。

而且，虽然密封垫100在本实施例中是嵌在流量调节装置的外圆周表面上，但它也可以嵌在机壳1的内圆周表面上。

而且，当不需要流量调节装置而做成流量（即功率）固定的压缩机时，此时固定涡旋，机壳及其它可采用普通的结构，不需要特别改进。

Claims

1、一种涡旋压缩机，在其中，分别用在端板内表面上设置涡旋盘的方法构成一个固定涡旋和一个运动涡旋，所述固定涡旋和运动涡旋在相对转过一个角度的情况下相互啮合，从而形成多个压缩腔，所述固定涡旋固定安装在一个机壳内部，而所述运动涡旋在一个旋转驱动机构作用下以太阳系运动的方式作公转，在此同时还借助于一个阻止自转的机构来制止运动涡旋围绕自身轴线的转动，因此所述压缩腔朝所述涡旋中心运动，并在此同时减少自身容积以便压缩气体，最后经过所述固定涡旋端板上的一个排出口，将压缩后的气体排至所述机壳内部的一个排出腔，其特征为；

在所述固定涡旋的端板上制有与所述压缩腔相通的旁路口；

一流量调节装置，该装置里有一旁路通道和一个阀机构，旁路通道具有与机壳中的吸入腔相通的旁路口，阀机构能打开或关闭所述的旁路通道，流量调节装置与固定涡旋是分加工成形的；以及

所说的流量调节装置与固定涡旋相接合，并紧固在机壳内。

2、根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：

在固定涡旋端板的外表面或在流量调节装置的外表面做有一个用于配合的凹入部分，而另一个外表面做有一个用于配合的突出部分;

该凹入部分与突出部分相互接合;以及

所述的固定涡旋和流量调节装置紧固在机壳内。

3、根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：流量调节装置做成与固定涡旋的端板的外表面紧密接触，并通过从机壳外面伸进来的螺栓使其与固定涡旋固紧在一起。

4、根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：用来把机壳分隔成一个吸入腔和一个排出腔的密封垫布置在流量调节装置的外圆周表面和机壳的内圆周表面之间。

5、根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于：在所述的流量调节装置上开有所述螺栓的通孔，在固定涡旋的端板上为螺栓开有攻过丝的孔，所说的螺栓从机壳外部位插入所述的通孔并拧入所述的攻过丝的孔，这样把固定涡旋和流量调节装置固紧在机壳上。

6、根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其特征在于：流量调节装置的侧面的外圆周上做有一个用于配合的凹入部分，所述的通孔就开在该凹入部分上;固定涡旋的端板的外表面的外圆周上做有一个用于配合的突出部分，所述的凹入部分与突出部分相互接合，并由从机壳外伸进来的螺栓紧固起来。