CN107061292A - 一种止回阀及具有该止回阀的涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种止回阀，包括止回阀板，还包括由所述止回阀板的外围径向向外延伸的多个支撑部、由止回阀板的一侧延伸的定位柱。本发明还公开了一种具有所述止回阀的涡旋压缩机。本发明余隙容积小，止回效果好，能有效减少高压制冷剂在增焓管路内热膨胀，提升压缩机在不开增焓工况下的能效。同时，止回阀设置简单，生产加工方便，成本低，且止回原理简单，可用于立式和卧式涡旋压缩机上的增焓管路止回，还能应用于类似增焓通路结构的止回通路上。

Description

一种止回阀及具有该止回阀的涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种用于多联系统、冷冻冷藏以及车载空调等各种热泵系统中的止回阀及具有该止回阀的涡旋压缩机。

背景技术

为了提升低温环境下热泵系统的供热能力以及实现超低温快速制热，增焓涡旋压缩机正被广泛应用于多联系统、冷冻冷藏以及车载空调等各种热泵系统中。伴随着人们对节能环保意识的提升，高效的热泵系统逐渐成为市场的主导者。作为一种准二级压缩的增焓涡旋压缩机技术，中压制冷剂直接通过增焓管路进入压缩腔内，在压缩腔内与高温制冷剂混合压缩，实现对压缩机腔的冷却作用。而在全年工况下，涡旋热泵系统不需要全年都运行在开增焓状态下，此时连通系统和压缩机腔的增焓管路需要关闭，防止压缩腔制冷剂气体向外逆流。当压缩机运行在不开增焓工况下，增焓管路的及时关闭影响压缩机的性能。

针对上述问题现有技术采用的方案是在增焓补气管路和补气压缩腔之间设置具有单向阀作用的止回结构，如专利文献CN204783642U及同族专利CN105317676A所述的技术方案，该专利中涉及的一种增焓止回结构，其虽然通过在静涡旋盘基板和与之配合的密封盖板上，设置不同心的止回阀容纳增焓通路、止回阀座和压缩弹簧，实现了增焓止回的作用。然而，该结构出现了零部件多、机加工和装配工艺复杂等技术问题。

如何克服现有涡旋压缩机的增焓止回结构的零部件多、机加工和装配工艺复杂等技术问题是业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明为了解决现有涡旋压缩机的增焓止回结构零部件多、机加工和装配工艺复杂的技术问题，提出一种结构简单、生产加工方便、止回效果好以及止回结构启闭灵敏、响应迅速的止回阀及具有该止回阀的涡旋压缩机。

本发明提出的一种止回阀，包括止回阀板，还包括由所述止回阀板的外围径向向外延伸的多个支撑部、由止回阀板的一侧延伸的定位柱。

优选的，所述的定位柱为由所述两相邻支撑部之间的止回阀板的一侧面的外圈延伸而出的多个柱体构成。

优选的，还包括一止回弹簧，该止回弹簧的一端外套于所述止回阀板的定位柱上或者设于所述各定位柱围成的内圈中。

另一优选的，所述的定位柱为由所述支撑部向所述止回阀板的一侧折弯延伸构成的定位柱。

优选的，还包括一止回弹簧，该止回弹簧的一端内置于所述的各定位柱围成的定位柱的内圈中。

本发明提出的具有所述止回阀的涡旋压缩机，其静涡旋盘上设有一增焓孔以及与该增焓孔连通的增焓通路，所述增焓通路的另一端设有一增焓连接管，在所述增焓孔与增焓连接管之间的增焓通路内设有所述的止回阀。所述的支撑部能与所述增焓通路内壁配合滑动，所述定位柱朝向所述的增焓孔一侧。

优选的，所述的定位柱为由所述两相邻支撑部之间的止回阀板的一侧面的外圈延伸而出的多个柱体构成；在所述增焓通路靠近增焓孔的一侧设有弹簧容纳孔座，所述止回弹簧的一端外套于所述止回阀板的定位柱上或者设于所述各定位柱围成的内圈中，而该止回弹簧的另一端置于所述的弹簧容纳孔座中。

优选的，所述的定位柱为由所述支撑部向所述止回阀板的一侧折弯延伸构成的定位柱；在所述增焓通路靠近增焓孔的一侧设有弹簧容纳孔座，一止回弹簧的一端置于所述的弹簧容纳孔座中，而止回弹簧的另一端内置于所述的各定位柱围成的内圈中。

较优的，所述止回阀板的外围、支撑部以及增焓通路内壁共同围成的为补气增焓轴向流通通道，该轴向流通通道的截面积大于所述增焓孔的截面积。

较优的，所述止回阀板的两相邻定位柱的外围构成的为径向流通通路,该径向流通通路的截面积大于增焓孔的截面积。

本发明将止回阀设于涡旋压缩机静涡旋盘增焓通路内，靠近补气增焓压缩腔，以致止回通路内余隙容积小，止回效果好，能有效减少高压制冷剂在增焓管路内热膨胀，提升压缩机在不开增焓工况下的能效。同时，本发明的止回阀设置简单，生产加工方便，成本低，且止回原理简单，不仅能应用于立式和卧式涡旋压缩机上的增焓管路止回，还能应用于类似增焓通路结构的其他止回通路上。

附图说明

图1为一涡旋压缩机的剖视图；

图2为图1中止回阀补气开启状态的示意图；

图3为图1中止回阀止回关闭状态的示意图；

图4为本发明的止回阀第一实施例的结构示意图；

图4a为本发明止回阀的轴向流通截面的构成示意图；

图4b为本发明止回阀的径向流通截面的构成示意图；

图5为图4止回阀的顶部投影的主视图；

图5a为图5上 A—A向的止回阀支撑部161的剖面示意图；

图6为本发明的止回阀的第二实施例的结构示意图；

图7为本发明的（卸去增焓连接管15后）止回阀补气气流流通的示意图；

图8为本发明的止回阀的第三实施例--外套弹簧结构示意图；

图9为本发明的止回阀的第四实施例--内置弹簧结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1示出的是一种具有本发明止回阀的卧式车载涡旋压缩机的基本结构，其包括：上盖1、静涡旋盘2、动涡旋盘3、支撑座4、壳体5；驱动电机定子6、驱动电机转子7、曲轴8、副轴承9、背压腔轴封10、主轴承11、柔性偏心轴套12、动盘驱动轴承13、排气通道14、增焓连接管15、止回阀16、压缩腔体17、吸气通道18。本发明提供的止回阀还能很好地应用于传统的立式涡旋压缩机中，在此，仅以上述一种方案对本发明应用载体进行说明。

如图1、图2、图3所示，构成驱动电机定子6和转子7内置于壳体5内，驱动电机驱动曲轴8转动，曲轴通过副轴承9、主轴承11以及动盘驱动轴承13进行轴向和径向约束，保证压缩机轴系的同轴度，曲轴8驱动端通过柔性偏心轴套12驱动动涡旋盘3绕静涡旋盘2做回转运动，于是由静涡旋盘2和动涡旋盘3构成的压缩腔容积出现周期性增大减小，形成压缩制冷剂的压缩腔体17，从而完成连续不断地对被吸入压缩腔内的制冷剂进行压缩。所述的涡旋压缩机包括设于静涡旋盘2内连通增焓孔21的增焓通路20。所述增焓通路20内同轴设有一连通外部增焓管路——经济或闪发系统的增焓连接管15，该连接管能通过增焓孔21向中间的压缩腔体17补气增焓。即增焓连接管15通过贯穿上盖1直接插入静涡旋盘2背部基板上的增焓通路20中，通过O形密封圈实现与增焓通路的密封。在增焓孔21与增焓连接管15之间的增焓通路20内设有能够止回密封增焓连接管15左侧入口端的止回阀16。其中，止回阀16设于靠近增焓孔21一端的增焓通路20内，通过止回阀16往复滑动来实现对增焓通路的开启和关闭，从而能获得更高效的超低温制热性能。当压缩机不进行补气增焓或增焓压缩腔内压力异常大时，依靠止回阀16两侧的气体压差，克服滑动摩擦阻力或滑动摩擦阻力+自身重力，将止回阀16推向增焓连接管15一侧，止回阀16的止回阀板的密封面紧贴在增焓连接管15的左侧入口端，实现对回流通路的关闭，防止压缩腔体17内制冷剂进入增焓连接管15内；当压缩机在正常补气状态下时，补气增焓制冷剂作用在阀板的密封面上，该作用力（气流推力或气流推力+自身重力）克服止回阀16的滑动阻力，将止回阀推向压缩腔体17的增焓孔21一侧，制冷剂通过增焓连接管15、止回阀16上的通流开口结构以及增焓孔21进入压缩机腔体17，实现压缩腔的补气增焓作用。

如图4所示，本发明中的止回阀16包括：止回阀板163、由该止回阀板163的外围164径向向外延伸的多个与所述增焓通路20内壁配合滑动的支撑部161、由止回阀板163的一侧面按所述增焓通路20的轴向延伸而出的定位柱162。止回阀16的第一实施例，所述的支撑部161有四个，并沿止回阀板163的外围164均匀分布，滑动支撑部161的滑动面主要由止回阀板163的厚度部分及外围部分构成。定位柱162为由两相邻支撑部161之间的止回阀板163的一侧面的外圈延伸而出的四个柱体构成。

图6是止回阀16的第二实施例。所述的支撑部161有四个，并沿止回阀板163的外围164均匀分布，支撑部161向止回阀板163的一侧折弯并按增焓通路20的轴向延伸构成所述的定位柱162，各支撑部161的外缘及其延伸而出的定位柱的外圆面与增焓通路20内壁形成配合滑动。如图5所示，止回阀板163的外径为D2，与增焓通路20内壁配合滑动的各支撑部161外缘构成的圆的直径为D1。该定位柱162的轴向长度为h1（请参阅图8）。如图4、和图4a所示，止回阀板163的外围164、支撑部161以及增焓通路20内壁共同围成的为补气增焓轴向流通通道24，该轴向流通通道24的截面积大于增焓孔21的截面积。根据不同的实际需要，所述的支撑部161也可以为沿止回阀板163的外圆均匀分布的三个。

如图2所示，本发明止回阀16补气开启状态的示意图，即为外部增焓连接管15对压缩腔体17进行补气增焓的状态。当热泵系统运行在需要补气增焓工况状态下时，则要向压缩腔体17内补入增焓制冷剂19，通过外部增焓连接管15补入的增焓制冷剂压力Pm大于压缩腔体17内的压缩腔体制冷剂压力P1，此时，设置于增焓孔21和增焓连接管15中间的止回阀16，在其右侧较大压力Pm作用下克服止回阀支撑部161与增焓通路20之间的滑动阻力被推向较低压力P1的一侧---止回阀16向增焓孔21一侧滑移。请结合图4~图7，通过外部增焓连接管15引入的较高压力的增焓制冷剂19进入增焓通路20内，并通过止回阀16的通流截面，进而通过增焓孔21进入待补气的压缩腔体17内。由于止回阀16的轴向流通截面积要求大于增焓孔21的流通截面积，因此能获得较小的流通阻力损失，从而实现更高效的增焓性能。当止回阀16向增焓孔21一侧滑移时，由于设有定位柱162，使得止回阀板163不至于封住增焓孔21而造成补气增焓的关闭状态。另外，根据需要设置一定轴向长度的定位柱162，即可保证一定径向流通截面积，而余隙容积又不至于过大。如图2所示，为一种增焓管路卧式设置，对于轴向立式设置的增焓管路，本发明的止回阀16仍能使用，相比于卧式结构，对应图2所述的增焓通路开启状态，立式结构中在止回阀16自身重力的驱动下，止回阀具有自发向增焓孔侧滑动的趋势，因此，相比卧式结构，立式结构中止回阀具有易开启性。

图3是本发明的止回阀16处于止回关闭状态的示意图，当压缩机运行在未开启增焓状态或开启增焓状态，若外部增焓制冷剂压力Pm设置偏低，补气增焓压缩腔体17内随着不断的压缩其内压力逐渐上升，在补气结束前压缩腔体17内压缩腔体制冷剂压力P1可能会大于补气增焓制冷剂压力Pm，那么止回阀16会在其两侧压差的驱动下，克服其滑动阻力被推向增焓连接管15的一侧，止回阀16的止回阀板163，会紧贴在增焓连接管15的端口，两者的接触部分起到密封关闭增焓通路的密封作用，从而及时阻止压缩腔体17内的高压制冷剂逆向泄露至增焓管路20内。止回阀16的作用就是防止已被压缩成高压的制冷剂泄露滞留在增焓管路内，并在增焓孔与下一个压缩周期的压缩腔体重新连通时，高压制冷剂膨胀至低压压缩腔，使得部分制冷剂重新压缩膨胀再压缩，引起性能下降。因此，增焓管路上止回阀的位置设置和关闭迅速是决定止回效果的重要因素。本发明的止回阀16设置在静涡旋盘2上靠近压缩腔体17的增焓孔21一侧，能最大程度上减小增焓管路中可滞留制冷剂的余隙容积，同时，依靠压力差驱动止回阀动作，能及时关闭增焓管路逆流通路。如图1所示的一种卧式结构，上述的滑动阻力仅包括止回阀支撑部与增焓通路之间的滑动摩擦阻力，而对于立式结构，该滑动阻力还包括止回阀的自身重力，相比立式结构，配置本发明的止回阀止回关闭阻力更小。

因此，本发明的止回阀应用于立式或卧式涡旋压缩机时，开启和关闭状态下的滑动阻力略有差异，但是无论立式或卧式结构，这种滑动阻力的差异大小相比驱动阻力相差甚远，实际工程应用中不会有大的性能差异。

如图4、图4b和图8所示，定位柱162的轴向长度h1决定止回阀16的径向流通截面积，该轴向长度越长，构成的径向通流截面积越大，同时在止回阀关闭时该部分形成的余隙容积也越大，因此，定位柱162的轴向长度太长，则余隙容积越大，轴向长度也不能太小，太小了减少径向流通截面积。本发明较优选用的止回阀板163，其两相邻定位柱162的外围构成的为径向流通通路25，该径向流通通路的截面积大于增焓孔21的截面积。

本发明的第一和第二两种止回阀，均可通过薄片冲压而成，冲压工艺加工方便且成本低。相比图6所示的止回阀，图4所示的止回阀其支撑部161的薄片厚度除满足结构强度要求外，其如图5、图5a所示的结构尺寸L应保证大于增焓通路20的内径，这样止回阀能保证其在增焓通路内不至于倾覆角度过大而卡在增焓通路内。如图5所示，用于密封的止回阀板163的外径D2应大于增焓连接管15的内径D3，保证足够的密封接触面积，密封接触的尺寸保证在1~1.5mm之间为宜，支撑部外径D1与增焓通路20内径为间隙配合。

如图8所示，止回阀16的第三实施例，在增焓通路20靠近增焓孔21的一侧设有弹簧容纳孔座22，一止回弹簧23的一端置于所述的弹簧容纳孔座22中，而止回弹簧23的另一端安装于止回阀第一实施例（如图4所示）的止回阀板的定位柱162上。根据需要止回弹簧23和弹簧容纳孔座22的直径做小点，而止回弹簧23的另一端也可以内置于止回阀板的各定位柱162围成的内圈中。

如图9所示，止回阀16的第四实施例，在增焓通路20靠近增焓孔21的一侧设有弹簧容纳孔座22，一止回弹簧23的一端置于所述的弹簧容纳孔座22中，而止回弹簧23的另一端内置于止回阀第二实施例（如图6所示）的止回阀板的各定位柱162围成的内圈中。

如图8、图9所示的两种止回部件，有一弹簧外套或内置于止回阀16的定位柱162围成的内圈中。正常装配下，止回弹簧23具有一定的预紧压缩量，保证压缩机在停止运转状态下止回阀16与外部增焓连接管路之间一直处于关闭状态。相比无弹簧设置的止回阀，图8、图9所示的弹簧23+止回阀16构成的止回部件，其开启时需要较大的驱动压差来克服弹簧反弹力，因此开启时阻力较大，而关闭时弹簧弹力作为主要驱动力使得止回阀关闭动作更为迅速。本发明的这两种有、无弹簧的止回阀无明显的优劣，增设弹簧虽然使得关闭更为迅速，但是在开启状态下会增加额外的流通阻力，同时引入了新的部件，其成本提升，可靠性方面增加额外的可故障点。根据实际应用要求（要求更小的开启阻力损失--没有弹簧，或要求更迅速的关闭响应—设置弹簧）选用不同的两种结构。

在弹簧结构设计上，如图8所示，对应图4所示的第一止回阀。为了在周期运动过程中组件零件之间配合更好，要求形成的止回弹簧23其内径尺寸与止回阀定位柱162之间精密配合。对图8所示的结构要求弹簧内径d1与定位柱162的外径为过盈配合，止回弹簧容纳孔座22，使得止回弹簧23能一直处于良好的装配方式（水平或垂直），保证弹簧的反弹驱动力方向按设计要求呈现（水平或垂直），避免因为弹簧倾斜使得弹簧反弹驱动力方向倾斜，导致驱动力在设定的驱动方向上的力减小而增加额外的驱动阻力。止回弹簧容纳孔座22的内径D4与弹簧外径d2之间为间隙配合，深度H为2~3倍弹簧线径为宜。

图9为对应图6所示的止回阀的内置弹簧止回组件，止回弹簧23被设置在止回阀的各定位柱162围成的内圈中。为了装配方便，此时止回弹簧外径d2与各定位柱162围成的内圈之间为间隙配合，其余装配情况与上述图8结构相同。

本发明将止回阀设于涡旋压缩机静涡旋盘增焓通路内，靠近补气增焓压缩腔，以致止回通路内余隙容积小，止回效果好，能有效减少高压制冷剂在增焓管路内热膨胀，提升压缩机在不开增焓工况下的能效。同时，本发明的止回阀设置简单，生产加工方便，成本低，且止回原理简单，不仅能应用于立式和涡旋增焓涡旋压缩机上的增焓管路止回，还能应用于类似增焓通路结构的其他止回通路上。

以上所述实施例主要是为了说明本发明的创作构思，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种止回阀，包括止回阀板（163），其特征在于，还包括由所述止回阀板的外围（164）径向向外延伸的多个支撑部（161）、由止回阀板（163）的一侧延伸的定位柱（162）。

2.如权利要求1所述的止回阀，其特征在于，所述的定位柱（162）为由所述两相邻支撑部（161）之间的止回阀板（163）的一侧面的外圈延伸而出的多个柱体构成。

3.如权利要求2所述的止回阀，其特征在于，还包括一止回弹簧（23），该止回弹簧（23）的一端外套于所述止回阀板的定位柱（162）上 或者设于所述各定位柱（162）围成的内圈中。

4.如权利要求1所述的止回阀，其特征在于，所述的定位柱（162）为由所述支撑部（161）向所述止回阀板（163）的一侧折弯延伸构成的定位柱。

5.如权利要求4所述的止回阀，其特征在于，还包括一止回弹簧（23），该止回弹簧（23）的一端内置于所述的各定位柱（162）围成的内圈中。

6.一种具有权利要求1所述止回阀的涡旋压缩机，其静涡旋盘（2）上设有一增焓孔（21）以及与该增焓孔连通的增焓通路（20），所述增焓通路的另一端设有一增焓连接管（15），在所述增焓孔（21）与增焓连接管（15）之间的增焓通路（20）内设有所述的止回阀（16），其特征在于，所述的支撑部（161）能与所述增焓通路（20）内壁配合滑动，所述定位柱（162）朝向所述的增焓孔（21）一侧。

7.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述的定位柱（162）为由所述两相邻支撑部（161）之间的止回阀板（163）的一侧面的外圈延伸而出的多个柱体构成；在所述增焓通路（20）靠近增焓孔（21）的一侧设有弹簧容纳孔座（22），所述止回弹簧（23）的一端外套于所述止回阀板的定位柱（162）上或者设于所述各定位柱（162）围成的内圈中，而该止回弹簧（23）的另一端置于所述的弹簧容纳孔座（22）中。

8.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述的定位柱（162）为由所述支撑部（161）向所述止回阀板（163）的一侧折弯延伸构成的定位柱；

在所述增焓通路（20）靠近增焓孔（21）的一侧设有弹簧容纳孔座（22），一止回弹簧（23）的一端置于所述的弹簧容纳孔座（22）中，而止回弹簧（23）的另一端内置于所述的各定位柱（162）围成的内圈中。

9.如权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述止回阀板（163）的外围（164）、支撑部（161）以及增焓通路（20）内壁共同围成的为补气增焓轴向流通通道（24），该轴向流通通道的截面积大于所述增焓孔（21）的截面积。

10.如权利要求7所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述止回阀板（163）的两相邻定位柱（162）的外围构成的为径向流通通路（25），该径向流通通路的截面积大于增焓孔（21）的截面积。