CN106907322A - 涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡旋压缩机，其通过在压缩机内部设置压力平衡结构从而实现了在压缩机停机、排气阀关闭情况下，压缩机内部的高低压的快速平衡，并且这样高低压快速平衡不会引起动涡盘反转发出异常噪音；本发明的涡旋压缩机特别适合于车用压缩机。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明属于压缩机领域，具体涉及一种涡旋压缩机。

背景技术

通常而言，压缩机包括压缩机外壳和设置在压缩机外壳内的泵体组件和电机组件，泵体组件用于工作流体(例如制冷剂)的压缩，电机组件驱动泵体组件工作。

根据泵体组件的不同，压缩机可以分类为往复式压缩机、涡旋式压缩机、滚动转子式压缩机等。

目前涡旋压缩机内部没有压力平衡结构，因此当停机后只能依靠节流元件慢慢平衡。所以通常家用压缩机的使用规定了停机3分钟后才能再次启动，就是为了使得高低压达到平衡，以便下次启动可以减小启动负荷，顺利完成启动。但是在车用压缩机的使用中仍然存在两个问题：(1)车用压缩机多采用热力膨胀阀，热力膨胀阀是依靠过热度开启的，当停机后过热度消失，热力膨胀阀也会很快关闭，这样冷凝器中的高压冷媒无法和蒸发器中的低压冷媒进行压力平衡；(2)汽车内部由于空间狭小，并且周围热源较多，很容易产生热积聚现象。这样的热积聚会使车内温度短时间快速上升；但是车用空调由于其负荷特性，又需要快速启动打冷。

因此，现有的压缩机由于内部没有压力平衡结构，难以实现停机后内部压力平衡，另外也无法满足快速降温的要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种涡旋压缩机，其包括：外壳，其形成了一封闭空间；泵体组件，其设置在所述封闭空间内；所述泵体组件包括动涡盘和静涡盘；所述泵体组件将所述封闭空间分隔成位于所述动涡盘一侧的吸气腔和位于所述静涡盘一侧的排气腔；所述动涡盘与所述静涡盘之间形成压缩腔；所述压缩腔具有一个压缩中心腔；所述静涡盘上设有分隔所述排气腔和所述压缩中心腔的排气阀；以及压力平衡机构，其中，所述压力平衡机构包括：平衡腔室，其形成于所述的静涡盘内；第一气体通道，其形成于所述的静涡盘内，且所述第一气体通道的一端连通所述压缩中心腔，另一端连通所述平衡腔室；第二气体通道，其一端连通所述平衡腔室，另一端连通所述吸气腔；以及，平衡控制塞，其具有从所述平衡腔室伸出至所述排气腔内的第一端部和位于所述平衡腔室内的第二端部，并且所述平衡控制塞内部设有与所述排气腔连通的第三气体通道；当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述平衡控制塞的第二端部抵持于所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面，从而使得所述第三气体通道与所述平衡腔室隔离；当所述涡旋压缩机停机时，所述平衡控制塞的第二端部逐渐脱离所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面，从而使得所述第三气体通道与所述平衡腔室连通。

优选的，所述平衡控制塞的第二端部的端面上开设有与所述第三气体通道连通的缓冲腔；从所述排气腔指向所述吸气腔的方向上，所述平衡控制塞具有两个受力截面：所述平衡控制塞的第一端部的位于所述排气腔内的第一受力截面和所述平衡控制塞的位于所述平衡腔室内的第二受力截面；以及从所述吸气腔指向所述排气腔的方向上，所述平衡控制塞具有一个受力截面：位于所述缓冲腔内的第三受力截面；当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向为从所述排气腔指向所述吸气腔；当所述涡旋压缩机停机时，所述第二受力截面上的受力逐渐降低，以至所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向为从所述吸气腔指向所述排气腔。

优选的，所述平衡控制塞具有从所述第一端部的端面延伸至所述平衡腔室内的第一杆部和从第一杆部延伸至第二端部的端面的第二杆部，所述第一杆部的直径小于第二杆部的直径；所述第二受力截面形成于所述第二杆部上的与所述第一杆部的接合处。

优选的，所述第三气体通道具有远离所述排气腔的端部，该端部的直径变大从而形成所述的缓冲腔。

优选的，当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述排气腔的压强≥所述平衡腔室的压强>所述吸气腔的压强；当所述涡旋压缩机停机时，所述平衡腔室的压强逐渐降低趋向所述吸气腔的压强。

优选的，所述第三受力截面的面积大于所述第一受力截面的面积，小于所述第一受力截面与第二受力截面的面积之和。

优选的，所述泵体组件还包括支撑所述动涡盘的支架，所述第二气体通道形成于所述的支架内。

优选的，所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面形成于所述支架上。

优选的，所述涡旋压缩机为车用压缩机。

在本发明的涡旋压缩机采用一个简单结构的压力平衡机构实现了：在压缩机停机、排气阀关闭情况下，压缩机内部的高低压的快速平衡，并且这样高低压快速平衡不会引起动涡盘反转发出异常噪音。并且，在本发明的涡旋压缩机特别适合于车用压缩机。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的涡旋压缩机的内部结构示意图；

图2为根据本发明实施例1的涡旋压缩机的压力平衡机构(压缩机处于正常工作状态)的示意图；

图3为根据本发明实施例1的涡旋压缩机的压力平衡机构(压缩机处于停机状态)的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

实施例1

如图1所示，一种涡旋压缩机，其包括外壳1、泵体组件2、电机组件3和压力平衡机构4。

其中，外壳1形成了涡旋压缩机的内部封闭空间(图中未标注)，在该封闭空间内设有用于工作流体(例如制冷剂)的压缩的泵体组件2和用于驱动泵体组件2工作的电机组件3。

泵体组件2包括相互啮合的静涡盘21和动涡盘22。泵体组件2将上述的封闭空间分隔成位于动涡盘22一侧的吸气腔12和位于静涡盘21一侧的排气腔11；动涡盘22与静涡盘21之间形成压缩腔(图中未标注)，压缩腔具有一个压缩中心腔13。静涡盘21上设有分隔压缩中心腔13和排气腔11的排气阀210。

如图1所示，外壳1上设有吸气口121，工作流体通过吸气口121进入吸气腔12。动涡盘22相对于静涡盘21做往复运动(动涡盘22围绕静涡盘21不断进行平动)，从而将工作流体从吸气腔12吸入至压缩腔，并逐步压缩，在压缩中心腔13汇聚，当压缩中心腔13压力大于排气腔12的压力时，排气阀210打开排出高压气体至排气腔11，并通过外壳1上设置的排气口111排出，如此循环。

如图1所示，静涡盘21的排气口(图中未标注)上设有排气阀210，当压缩机处于正常工作状态时，排气阀210打开，经压缩后的工作流体通过排气阀210从压缩中心腔13排至排气腔11。

然而，当压缩机停机时，上述排气阀210的阀片迅速下落，封堵了排气腔11和压缩中心腔13，即封堵了高压腔(排气腔11)与低压腔(吸气腔12)之间的联通路径；尤其是车用空调系统中，多采用热力膨胀阀，因此停机后热度消失后，排气阀210也会很快关闭，因此，整个空调压缩机系统压力很难平衡。

本发明的涡旋压缩机中设置有压力平衡机构4，更具体地，该压力平衡机构4进一步包括：平衡腔室41、第一气体通道42、第二气体通道43和平衡控制塞44。

平衡腔室41形成于静涡盘21内。

第一气体通道42，形成于静涡盘21内，且第一气体通道42的一端连通压缩中心腔13，另一端连通平衡腔室41；由于第一气体通道42连通压缩中心腔13和平衡腔室41，因此，当压缩机正常工作时，平衡腔室41内的压强等于压缩中心腔13内的压强，以Pk表示。

第二气体通道43，其一端连通平衡腔室41，另一端连通吸气腔12。当压缩机正常工作时，吸气腔12为低压腔，其压强以Ps表示。压缩中心腔13和平衡腔室41内的压强Pk大于吸气腔12的压强Ps。

平衡控制塞44，其具有从平衡腔室41伸出至排气腔11内的第一端部441和位于平衡腔室41内的第二端部442，并且平衡控制塞44内部设有与排气腔11连通的第三气体通道443。当压缩机正常工作时，排气腔11为高压腔，排气腔和第三气体通道443内的压强以Pd表示。

当涡旋压缩机处于正常工作状态时，平衡控制塞44的第二端部442抵持于平衡腔室41的远离排气腔11的内底面411，如图2所示，从而第三气体通道443与平衡腔室41隔离；因此，第三气体通道443与吸气腔12不连通，排气腔11内的高压气体不能通过第三气体通道443泄露到吸气腔12(低压一侧)。

当涡旋压缩机停机时，平衡控制塞44的第二端部442逐渐脱离平衡腔室41的远离排气腔11的内底面411，如图3所示，从而使得第三气体通道443与平衡腔室41连通，因此，第三气体通道443与吸气腔12连通，排气腔11内的高压气体通过第三气体通道443泄露到吸气腔12(低压一侧)。

因此，本实施例的简单结构实现了，在压缩机停机、排气阀210关闭情况下，高低压的快速平衡，并且这样高低压快速平衡不会引起动涡盘22反转发出异常噪音。

在本实施例中，平衡控制塞44的第二端部442的端面上开设有与第三气体通道443连通的缓冲腔444；

从排气腔11指向吸气腔12的方向上(即从高压一侧指向低压一侧的方向，以该方向为“正向”)，平衡控制塞44具有两个受力截面：第二受力截面B和第三受力截面C。即：平衡控制塞44的第一端部的位于排气腔11内的第一受力截面A和平衡控制塞44的位于平衡腔室41内的第二受力截面B；以及从吸气腔12指向排气腔11的方向上(即从低压一侧指向高压一侧的方向上，以该方向为“反向”)，平衡控制塞44具有一个受力截面：位于缓冲腔444内的第三受力截面C。

需要说明的是，上述的第一受力截面A和第二受力截面B所受到的“合力”的方向是“正向”的，或者具有“正向”的分量；上述第三受力截面C所受到的“合力”的方向是“反向”的，或者具有“反向”的分量。

术语“合力”是指作用于同一物体上多个力加在一起的矢量和。术语“分量”，是指“合力在某一方向上的矢量分量。

如果某一截面上，既受到正向的力，又受到反向的力，两者合力为“零”或者两者合力在“正向”/“反向”上的分量为“零”，这样的截面不在考虑之列，不作为本实施例的压力平衡结构4的受力截面。

第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C，以及下述的它们的面积，均指在“正向”/“反向”上的投影的受力截面及其受力面积。

在本实施例中，第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C均垂直于“正向”/“反向”，因此，它们各自的受力面积都等于其在“正向”/“反向”上的投影面积。

在本实施例中，例如，第一受力截面A的受力面积Sa是指，平衡控制塞44的第一端部441的端面面积减去第三气体通道443的上端口横截面积。

在本实施例中，平衡控制塞44具有从第一端部441的端面延伸至平衡腔室41内的第一杆部445和从第一杆部445延伸至第二端部442的端面的第二杆部446；第一杆部445的直径小于第二杆部的直径，第二受力截面B形成于第二杆部446上的与第一杆部445的接合处；即第二受力截面B为第二杆部446朝向排气腔11方向的端面。

第二受力截面B的受力面积Sb是指，第二杆部446的横截面积减去第一杆部445的横截面积(第二杆部446超出第一杆部445的环形端面的面积)。

第三受力截面C的受力面积Sc是指，缓冲腔444的上壁面的面积减去第三气体通道443的下端口横截面积。

当涡旋压缩机处于正常工作状态时，平衡控制塞44在第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C所受到的合力的方向为从排气腔11指向吸气腔12。

简单来说，若第一受力截面A在排气腔11内受到的“正向”上的合力为FA，排气腔11内的压强为Pd，FA＝Pd*Sa；

第二受力截面B在平衡腔室41内受到的“正向”上的合力为FB，平衡腔室41内的压强为Pk，FB＝Pk*Sb；

第三受力截面C在缓冲腔444内受到的“反向”上合力为FC，缓冲腔444通过第三气体通道443与排气腔11连通，缓冲腔444的压强等于排气腔11的压强，为Pd；FC＝Pd*Sc。

当涡旋压缩机处于正常工作状态时，FA与FB的合力(FA+FB)大于FC，也就是说，平衡控制塞44所受到的整体合力的方向是“正向”的，使得平衡控制塞44的第二端部442的端面与平衡腔室41的远离排气腔11的内底面411相抵，第三气体通道443与平衡腔室41隔离，第三气体通道443与吸气腔12不连通。

当涡旋压缩机停机时，排气阀210迅速关闭，压缩中心腔13内的气体返流至平衡腔室41和吸气腔12，从而使得压缩中心腔13和平衡腔室41内的压强Pk逐渐降低(逐渐趋向于吸气腔12内的压力Ps)，第二受力截面B在平衡腔室41内受到的“正向”上的合力为FB逐渐减小，以至FA与FB的合力(FA+FB)小于FC，从而使得平衡控制塞44的第二端部442的端面离开平衡腔室41的远离排气腔11的内底面，第三气体通道443与吸气腔12连通，实现高低压的快速平衡。

在本实施例中，当涡旋压缩机在正常工作状态时，排气腔11的压强Fd≥压缩中心腔13和平衡腔室41内的压强Pk>吸气腔12内的压强Ps，为了满足(FA+FB)>FC，第三受力截面C的面积小于第一受力截面A与第二受力截面B的面积之和：Sc<(Sa+Sb)。

在本实施例中，当涡旋压缩机在停机时，压缩中心腔13和平衡腔室41内的压强Pk逐渐减小，趋向Ps，为了满足(FA+FB)<FC，第三受力截面C的面积大于第一受力截面A的面积，Sc>Sa。

在本实施例中，第三气体通道443具有远离排气腔11的端部，该端部的直径变大从而形成缓冲腔444。

泵体组件2还包括支撑动涡盘22和静涡盘21的支架23。

动涡盘22支承于支架23上。在本实施例中，第二气体通道43形成于支架23内。

上述平衡腔室41的远离排气腔11的内底面411形成于支架23上，即形成于支架23支撑动涡盘22的支架平面(如图2和图3所示的支架23的上表面)上。

在本发明的一个替代实施例中，上述平衡腔室41可以在静涡盘21的内部形成其内底面411，第二气体通道43一端形成于静涡盘21内连通平衡腔室41，另一端在支架23内部延伸直至连通吸气腔12。

至于平衡腔室41和第一、二气体通道42、43的具体位置，本领域技术人员可以很容易设计实现，只要能实现上述的压力平衡机构4的功能即可。

本发明的压力平衡机构特别适合于车用空调系统的涡旋压缩机，实现压缩机内部系统高低压力快速平衡，以及快速启动打冷的要求。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种涡旋压缩机，其包括：

外壳，其形成了一封闭空间；

泵体组件，其设置在所述封闭空间内；所述泵体组件包括动涡盘和静涡盘；所述泵体组件将所述封闭空间分隔成位于所述动涡盘一侧的吸气腔和位于所述静涡盘一侧的排气腔；所述动涡盘与所述静涡盘之间形成压缩腔；所述压缩腔具有一个压缩中心腔；所述静涡盘上设有分隔所述排气腔和所述压缩中心腔的排气阀；以及

压力平衡机构，其中，

所述压力平衡机构包括：

平衡腔室，其形成于所述的静涡盘内；

第一气体通道，其形成于所述的静涡盘内，且所述第一气体通道的一端连通所述压缩中心腔，另一端连通所述平衡腔室；

第二气体通道，其一端连通所述平衡腔室，另一端连通所述吸气腔；以及，

平衡控制塞，其具有从所述平衡腔室伸出至所述排气腔内的第一端部和位于所述平衡腔室内的第二端部，并且所述平衡控制塞内部设有与所述排气腔连通的第三气体通道；

当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述平衡控制塞的第二端部抵持于所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面，从而使得所述第三气体通道与所述平衡腔室隔离；

当所述涡旋压缩机停机时，所述平衡控制塞的第二端部脱离所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面，从而使得所述第三气体通道与所述平衡腔室连通。

2.如权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于：

所述平衡控制塞的第二端部的端面上开设有与所述第三气体通道连通的缓冲腔；

从所述排气腔指向所述吸气腔的方向上，所述平衡控制塞具有两个受力截面：所述平衡控制塞的第一端部的位于所述排气腔内的第一受力截面和所述平衡控制塞的位于所述平衡腔室内的第二受力截面；以及

从所述吸气腔指向所述排气腔的方向上，所述平衡控制塞具有一个受力截面：其为位于所述缓冲腔内的第三受力截面；

当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向为从所述排气腔指向所述吸气腔；

当所述涡旋压缩机停机时，所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向为从所述吸气腔指向所述排气腔。

3.如权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于：

所述平衡控制塞具有从所述第一端部的端面延伸至所述平衡腔室内的第一杆部和从第一杆部延伸至第二端部的端面的第二杆部，

所述第一杆部的直径小于第二杆部的直径；

所述第二受力截面形成于所述第二杆部上的与所述第一杆部的接合处。

4.如权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于：

所述第三气体通道具有远离所述排气腔的端部，该端部的直径变大从而形成所述的缓冲腔。

5.如权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于：

当所述涡旋压缩机处于正常工作状态时，所述排气腔的压强≥所述平衡腔室的压强>所述吸气腔的压强；当所述涡旋压缩机停机时，所述平衡腔室的压强逐渐降低趋向所述吸气腔的压强；

所述第三受力截面的面积大于所述第一受力截面的面积，小于所述第一受力截面与第二受力截面的面积之和。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的涡旋压缩机，其特征在于：

所述泵体组件还包括支撑所述动涡盘的支架，所述第二气体通道形成于所述的支架内。

7.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于：

所述平衡腔室的远离所述排气腔的内底面形成于所述支架上。

8.如权利要求1至5中任意一项所述的涡旋压缩机，其特征在于：所述涡旋压缩机为车用压缩机。