CN107476970B

CN107476970B - 涡旋压缩机

Info

Publication number: CN107476970B
Application number: CN201610398535.8A
Authority: CN
Inventors: 束宏飞; 李庆才
Original assignee: Emerson Climate Technologies Suzhou Co Ltd
Current assignee: Copeland Suzhou Co Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2016-06-07
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2036-06-07
Also published as: CN107476970A

Abstract

本发明提供了一种涡旋压缩机，包括：定涡旋部件，其包括定涡旋端板和定涡旋叶片；动涡旋部件，该动涡旋部件包括动涡旋端板、动涡旋叶片和毂部；主轴承座，主轴承座支撑动涡旋部件并具有用于接纳动涡旋部件的毂部的凹入部；止挡结构，止挡结构构造成在动涡旋部件的运动过程中对动涡旋部件进行止挡以减轻或者防止定涡旋叶片与动涡旋叶片之间的碰撞。本发明有效地减轻或者避免了动涡旋部件的运动过程中定涡旋叶片与动涡旋叶片之间的碰撞，从而减轻或者避免了叶片的损坏，降低了涡旋倾覆的风险，提高了涡旋压缩机的性能和可靠性。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋压缩机。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

涡旋压缩机通常包括壳体、容纳在壳体中的压缩机构、旋转轴、驱动机构、主轴承座等等。其中，压缩机构包括定涡旋部件和动涡旋部件。驱动机构包括定子和转子。定涡旋部件固定在壳体中，动涡旋部件通过主轴承座支撑在壳体中。旋转轴穿过转子并在转子的驱动下旋转。通常，在旋转轴的一端设置有偏心曲柄销，偏心曲柄销伸入动涡旋部件的毂部中，从而，在旋转轴的旋转过程中，通过偏心曲柄销进一步带动动涡旋部件动作。

由于偏心曲柄销的偏心设置，在涡旋压缩机的运行过程中，动涡旋部件和定涡旋部件的叶片之间极易发生碰撞，特别是在涡旋压缩机中、高速运行的情况下更是如此。叶片之间的碰撞不仅易造成叶片的摩擦损坏，而且还可能超过涡旋部件的材料的极限导致叶片破裂。此外，当涡旋压缩机高速运行时，叶片之间的碰撞加剧，使得动涡旋部件的倾覆力矩增大，从而导致动涡旋部件发生倾覆，这些都极大地影响了涡旋压缩机的性能及运行的可靠性。

技术的发展对涡旋压缩机的转速要求也越来越高，而现有涡旋压缩机在高速运转情况下叶片之间严重的碰撞也成为限制涡旋压缩机转速提升的主要因素。因此，对于本领域的技术人员来说急需解决的问题是提供一种改进的涡旋压缩机，以减轻或者避免叶片之间的碰撞，降低或者避免涡旋倾覆的风险，并为涡旋压缩机的提速改进提供有力的结构支撑。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种涡旋压缩机，以减轻或者避免动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞，进而减轻或者避免因叶片碰撞导致的叶片摩擦损坏或破裂。

本发明的另一个目的是提供一种涡旋压缩机，以减小涡旋的倾覆力矩，降低涡旋倾覆的风险。

本发明的又一个目的是提供一种涡旋压缩机，以改善涡旋压缩机的性能，提高涡旋压缩机运行的可靠性。

本发明的再一个目的是提供一种涡旋压缩机，以适应市场中对涡旋压缩机提速的需求，为涡旋压缩机的提速提供有力的技术支撑。

根据本发明实施方式的一个方面，其提供了一种涡旋压缩机，包括：定涡旋部件，所述定涡旋部件包括定涡旋端板和形成在所述定涡旋端板一侧的定涡旋叶片；动涡旋部件，所述动涡旋部件包括动涡旋端板、形成在所述动涡旋端板一侧的动涡旋叶片和形成在所述动涡旋端板另一侧的毂部；主轴承座，所述主轴承座支撑所述动涡旋部件并具有用于接纳所述动涡旋部件的所述毂部的凹入部；以及止挡结构，所述止挡结构构造成在所述动涡旋部件的运动过程中对所述动涡旋部件进行止挡以减轻或者防止所述定涡旋叶片与所述动涡旋叶片之间的碰撞。由于设置了所述止挡结构，减轻或者防止了动涡旋部件的运动过程中定涡旋叶片与动涡旋叶片之间的碰撞，从而能够减轻或者避免叶片之间的摩擦损坏，由此能够减轻或者避免叶片的破裂，有利于延长涡旋压缩机的使用寿命。

根据一个实施方式，所述止挡结构为布置在所述动涡旋端板的外周的第一止挡件，以通过对所述动涡旋部件的所述动涡旋端板沿径向向外方向的运动的止挡来减轻或者防止所述定涡旋叶片与所述动涡旋叶片的碰撞。在本实施方式中，通过第一止挡件对动涡旋端板的径向向外的运动进行止挡，进而对动涡旋部件的径向向外运动进行止挡，从而减轻或者防止动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞。在这种情况下，由于定涡旋部件与动涡旋部件之间的径向接触点由叶片下移到了第一止挡件与动涡旋端板上。因此，减小了施加在动涡旋部件上的作用力的力臂，涡旋的倾覆力矩减小，并且涡旋倾覆的风险也降低了，有利于提高涡旋压缩机运行的可靠性。

根据一个实施方式，所述第一止挡件具有内止挡面，所述内止挡面的半径R₁等于或者略小于所述动涡旋部件的所述动涡旋端板的半径R_OS与所述动涡旋部件的偏心量E二者的和。这样一来，在动涡旋部件的运动过程中，通过第一止挡件与动涡旋端板之间的接触，能够有效地减轻或者防止叶片之间的碰撞，进而能够减轻或者避免因叶片之间的碰撞导致的叶片磨损和断裂。

根据一个实施方式，所述第一止挡件设置在所述定涡旋端板上。通过适当地调整定涡旋端板的结构，可以较容易地实现该第一止挡件。

根据一个实施方式，所述第一止挡件为自所述定涡旋端板沿着动涡旋端板的侧向延伸而形成的定涡旋裙部。也就是说，第一止挡件与定涡旋端板一体地形成。一体式结构便于加工制作，而且可靠性较高。可选地是，第一止挡件也可以为单独的部件、并且通过适当的连接方式固定地连接至定涡旋端板。

根据一个实施方式，所述第一止挡件设置在所述主轴承座上。类似地，通过适当地调整主轴承座的结构，可以较容易地实现该第一止挡件。

根据一个实施方式，所述第一止挡件为自所述主轴承座沿所述动涡旋端板的侧向延伸而形成的主轴承座裙部。同样地，一体式结构便于加工制作，而且可靠性较高。此外，第一止挡件也可以为固定地连接至主轴承座的附加的部件。

根据一个实施方式，所述止挡结构为设置在所述主轴承座的所述凹入部中的第二止挡件，以通过对所述动涡旋部件的所述毂部沿径向向外的方向的运动进行止挡来减轻或者防止所述定涡旋叶片与所述动涡旋叶片的碰撞。在该实施方式中，通过对动涡旋部件的毂部的径向向外的运动的止挡，来实现对整个动涡旋部件的径向向外运动的止挡，进而减轻或者防止动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞。

根据一个实施方式，所述第二止挡件设置在所述毂部上，并且所述第二止挡件的外止挡面的半径R₂与所述动涡旋部件的偏心量E的和等于或者略大于所述主轴承座的所述凹入部的半径R_R。如此，在动涡旋部件的运动过程中，通过主轴承座的凹入部对第二止挡件的运动的止挡进而实现了对动涡旋部件的径向向外运动的止挡，有效地减轻或者避免了叶片之间的碰撞，从而减轻或者避免了叶片的磨损或破裂。

可选地，所述第二止挡件一体地形成在所述毂部的外表面上，或者，所述第二止挡件固定地连接至所述毂部的所述外表面。

可选地，所述第二止挡件设置在所述毂部的中部位置处，或者所述第二止挡件沿着所述毂部的整个外表面而延伸，或者所述第二止挡件包括沿着所述毂部的轴向间隔地布置的多个第二止挡件。将第二止挡件布置在毂部的中部位置处或者沿着毂部的轴向均匀地布置，有利于动涡旋部件的平稳运动，提高涡旋压缩机的稳定性。

根据一个实施方式，所述第二止挡件设置在所述主轴承座的所述凹入部的内侧壁上，并且所述第二止挡件的内止挡面的半径R₃等于或者略小于所述动涡旋部件的所述毂部的半径R_H与所述动涡旋部件的偏心量E二者的和。如此使得在动涡旋部件的运动过程中，通过凹入部上的第二止挡件对动涡旋部件的毂部的运动的止挡，有效地减轻或者避免叶片之间的碰撞，降低了叶片损坏的风险以及涡旋倾覆的风险，提高了叶片的寿命以及涡旋压缩机的可靠性和稳定性。

可选地，所述第二止挡件一体地形成在所述主轴承座的所述凹入部的所述内侧壁上，或者所述第二止挡件固定地连接至所述凹入部的所述内侧壁。

可选地，所述第二止挡件布置在所述凹入部的中部位置处，或者所述第二止挡件沿着所述凹入部的整个内表面而延伸，或者所述第二止挡件包括沿着所述凹入部的轴向间隔地布置的多个第二止挡件。同样地，将第二止挡件布置在毂部的中部位置处或者沿着毂部的轴向均匀地布置，有利于动涡旋部件的平稳运动，提高涡旋压缩机的运动稳定性。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解。这里所描述的附图仅是出于说明目的而并非意图以任何方式限制本发明的范围，附图并非按比例绘制，并且一些特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。在附图中：

图1示出了根据本发明的一个实施方式的涡旋压缩机的结构示意图；

图2示出了现有涡旋压缩机中定涡旋部件与动涡旋部件之间的关系简图；

图3为图1所示的根据本发明的一个实施方式的涡旋压缩机的局部结构示意图；

图4示出了根据本发明的另一个实施方式的涡旋压缩机的局部结构示意图；

图5示出了根据本发明的又一个实施方式的涡旋压缩机的局部结构示意图；

图6为图3所示实施方式中的定涡旋部件与动涡旋部件的简图；

图7为图4所示实施方式中的定涡旋部件、动涡旋部件以及主轴承座的结构简图；

图8示出了图2所示的现有涡旋压缩机结构中的动涡旋部件的受力示意图；

图9示出了如图3和图4所示的根据本发明的涡旋压缩机结构中的动涡旋部件的受力示意图；以及

图10和图11分别示出了图2所示出的现有技术的动涡旋部件与如图3所示的根据本发明的动涡旋部件的动涡旋叶片上受到的总的倾斜力F_flank’和F_flank以及动涡旋部件上的倾斜力矩M_tilting’和M_tilting的对比图。

具体实施方式

下面对本发明各实施方式的描述仅仅是示例性的，而绝不是对本发明及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来标示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

首先，参照图1对涡旋压缩机的工作原理进行简要的描述。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的涡旋压缩机的纵剖视图。如图1所述，涡旋压缩机一般包括壳体110、设置在壳体110一端的顶盖112以及设置在壳体110另一端的底盖114。在图1示出的示例中，涡旋压缩机的顶部设置有用于吸入流体(如制冷剂)的进气接头118，在涡旋压缩机的壳体110上设置有用于排出压缩后的流体的排气接头119。壳体110中设置有由定子122和转子124构成的驱动机构120。涡旋压缩机还设置有驱动轴130，驱动轴130延伸穿过转子124以通过转子124的驱动进而驱动由定涡旋部件150和动涡旋部件160构成的压缩机构。动涡旋部件160包括动涡旋端板164、形成在动涡旋端板164一侧的毂部162和形成在动涡旋端板164另一侧的螺旋状的动涡旋叶片166。定涡旋部件150包括定涡旋端板154、形成在定涡旋端板一侧的螺旋状的定涡旋叶片156和形成在定涡旋端板的大致中央位置处的排气口152。

动涡旋部件160在其设置有毂部162的一侧由主轴承座140支撑。在主轴承座中形成有凹入部146，毂部162被接纳在凹入部146中。驱动轴130的一端由设置在主轴承座140中的主轴承144支撑。驱动轴130的由主轴承144支撑的这一端的端部设置有偏心曲柄销132。通过驱动机构120的驱动，驱动轴130将带动动涡旋部件160相对于定涡旋部件150平动转动(即，动涡旋部件160的中心轴线绕定涡旋部件150的中心轴线旋转，但是动涡旋部件160本身不会绕自身的中心轴线旋转)以实现流体的压缩。上述平动转动通过定涡旋部件150和动涡旋部件160之间设置的十字滑环(未图示)来实现。在动涡旋部件160的平动转动过程中，在定涡旋部件150的定涡旋叶片156和动涡旋部件160的动涡旋叶片166之间会形成一系列压缩腔。经由进气接头118吸入的流体在各个压缩腔内压缩后变成高压气体，这些高压气体通过排气口152排出到压缩机的内腔中，并随后经由排气接头119排出到涡旋压缩机的外部。

在图1示出的涡旋压缩机示例中，在动涡旋部件160的毂部162与旋转轴130的偏心曲柄销132之间还可以设置卸载衬套142。在涡旋压缩机的运行过程中，由于偏心曲柄销132相对于旋转轴130的旋转轴线呈偏心设置，动涡旋部件160在平动转动过程中主要受到自身产生的离心力、来自驱动轴130的驱动力分力、以及卸载衬套142的力的作用，使得动涡旋部件160的动涡旋叶片166与定涡旋部件150的定涡旋叶片156之间产生径向密封力，从而在涡旋压缩机的运行过程中，在定涡旋叶片156与动涡旋部件160之间形成一系列压缩腔，实现对进入压缩腔的流体的压缩。

图2示出了现有涡旋压缩机中定涡旋部件150’与动涡旋部件160’之间的关系简图。图2所示的涡旋压缩机通常在动涡旋部件的毂部与偏心曲柄销之间设置有卸载衬套(未图示)。从图2中可以看到，根据该涡旋压缩机的结构设置，在涡旋压缩机的运行过程中，动涡旋叶片与定涡旋叶片在径向力的作用下始终保持接触状态。即，动涡旋部件160’与定涡旋部件150’之间沿径向方向的接触点是在动涡旋叶片与定涡旋叶片上，如图2中的P点所示出的。由于动涡旋叶片与定涡旋叶片在涡旋压缩机的整个运行过程中始终处于接触状态，因此，这种结构能够保证动涡旋叶片与定涡旋叶片之间极好的密封效果。但是，由于动涡旋部件相对于定涡旋部件的偏心设置，在涡旋压缩机的运行过程中，动涡旋部件的叶片与定涡旋部件的叶片之间存在较大的径向力，两个叶片在较大的径向力的作用下紧密地接触。然而，两个叶片之间的紧密接触也会带来不利的影响：随着涡旋压缩机运转速度的提高，动涡旋叶片承担的径向力也随之增大，过大的径向力除了易导致叶片的摩擦损失之外，还可能超过涡旋部件的材料的极限导致叶片破裂。此外，过大的径向力还容易导致涡旋的倾覆力矩增大，使得涡旋发生倾覆，进而影响涡旋压缩机的性能及运行的可靠性。因此，实践中，为减轻动涡旋叶片和定涡旋叶片因二者之间的接触碰撞导致的损坏及涡旋倾覆的现象，将此类涡旋压缩机的转速也限制在一定的速度范围之内。因此，这种结构的涡旋压缩机难以满足市场上对涡旋压缩机的高转速的要求。

在未图示的另一种形式的涡旋压缩机结构中，在动涡旋部件的毂部与旋转轴的偏心曲柄销之间没有装配卸载衬套。此种结构形式的涡旋压缩机在中、低速运行条件下，动涡旋叶片和定涡旋叶片之间一般不会直接接触，因此，不易发生叶片碰撞损坏的现象。但是，当涡旋压缩机的转速提高时，偏心曲柄销在动涡旋部件的较大的离心力作用下极易弯曲变形，从而使得动涡旋叶片与定涡旋叶片易发生碰撞。这同样存在导致叶片损坏和涡旋倾覆的风险。因此，这种类型的涡旋压缩机结构也不适宜在高转速下运行。

为了满足技术发展过程中提高涡旋压缩机的转速的需求，本发明人提出了一种改进的涡旋压缩机结构，其通过设置一种用于减轻或者防止动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞的止挡结构，来减轻或者防止动涡旋叶片和定涡旋叶片在涡旋压缩机的运行过程中的碰撞，从而减轻或者避免叶片的碰撞损坏，降低涡旋倾覆的风险，提高涡旋压缩机的运行稳定性和可靠性，并且还给涡旋压缩机的速度提升提供了很大的空间。

下面就结合图3-图11对根据本发明的涡旋压缩机的示例性结构做详细的介绍。

根据本发明的一个方面，止挡结构可以为与定涡旋部件150或者主轴承座140同轴地布置在动涡旋端板164的外周的第一止挡件(参考图3中的定涡旋裙部153和图4中的主轴承座裙部143)。该第一止挡件具有用于与动涡旋部件160的动涡旋端板164接触的内止挡面。该内止挡面在动涡旋部件160的平动转动过程中始终与动涡旋部件160的动涡旋端板164保持接触状态(即，动涡旋端板164沿着内止挡面的圆周面呈线接触的状态)，从而通过所述内止挡面对动涡旋端板164沿径向向外方向的运动的止挡来减轻或者防止定涡旋叶片156与动涡旋叶片166之间的碰撞。即，将定涡旋部件150与动涡旋部件160之间的径向接触点由叶片接触转移至动涡旋端板164与第一止挡件的内止挡面之间的接触。如此，在动涡旋部件160的平动转动过程中能够有效地减轻或者避免定涡旋叶片156与动涡旋叶片166之间的碰撞，从而减轻或者避免了由于叶片之间的摩擦碰撞导致的叶片的损坏，提高了涡旋压缩机的寿命及运行的可靠性。

可以理解的是，为了对动涡旋部件的偏心运动进行有效的止挡以减轻或者防止动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞，有利地，第一止挡件的内止挡面的半径R₁可以等于或者略小于动涡旋端板164的半径R_OS与动涡旋部件160的偏心量E相加后得到的总和(即，R_OS+E)。可以理解的是，在第一止挡件的内止挡面的半径R₁等于动涡旋端板164的半径R_OS与动涡旋部件160的偏心量E相加后得到的总和(即，R_OS+E)的情况下，在动涡旋部件的运动过程中，动涡旋叶片与定涡旋叶片之间可能刚好接触或者轻微地接触。尽管如此，由于第一止挡件的内止挡面对动涡旋端板的径向向外运动的止挡，仍能够有效地避免或者减轻两个叶片之间的碰撞。此外，可以理解的是，由于第一止挡件设置在动涡旋端板的外周，并且还需要保证动涡旋端板的偏心运动，因此，内止挡面的半径R₁应大于动涡旋端板的半径。然而，涡旋压缩机的动涡旋叶片与定涡旋叶片之间还需要形成有效的密封以对进入压缩腔中的流体进行有效的压缩，因此，内止挡面的半径设置成略小于动涡旋端板的半径和动涡旋部件的偏心量的和，以使得动涡旋叶片与定涡旋叶片之间形成有效的密封。在这种情况下，通过第一止挡件对动涡旋部件160的动涡旋端板164的径向向外运动的止挡，使得动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间不接触(即，存在预定的工作间隙)。因此，不论涡旋压缩机转速如何变化，动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间都不会发生碰撞，从而有效地避免了叶片的摩擦损坏，提高了叶片的使用寿命。

图3示出了根据本发明的一个实施方式的涡旋压缩机的局部结构示意图。在图3所示的示例中，第一止挡件设置在定涡旋端板154上。具体地，第一止挡件形成为自定涡旋端板154沿着动涡旋端板164的侧向延伸而形成(更具体地是自定涡旋端板154的面向动涡旋端板164的第一端面1541的径向外侧延伸离开该第一端面1541而形成)的定涡旋裙部153。该定涡旋裙部153环绕在动涡旋端板164的外周。定涡旋裙部153的内周面1531作为前述的内止挡面。结合图6可以更清楚地了解到，在该示例中，定涡旋裙部153的内周面的半径R₁、动涡旋端板164的半径R_OS、以及动涡旋部件160的偏心量E之间具有以下关系：R₁略小于(R_OS+E)。因此，在动涡旋部件160的平动转动过程中，动涡旋端板164始终与定涡旋裙部153的内周面1531保持接触状态，但是，定涡旋叶片156与动涡旋叶片166之间并不接触，而是具有预定的工作间隙。

在图3所示的示例中，第一止挡件与定涡旋部件150一体地形成。可选的是，第一止挡件可以为独立的部件、并且可以通过现有可行的固定连接的方式(例如，凹槽与凸缘匹配结构、螺纹连接结构、粘接等)固定地连接至定涡旋部件150的定涡旋端板154或者连接至壳体110。

图4示出了根据本发明的另一个实施方式的涡旋压缩机的局部结构示意图。图4所示实施方式与图3所示实施方式的区别仅在于，在如图4所示的实施方式中，第一止挡件设置在主轴承座140上。具体地，第一止挡件可以形成为自主轴承座140沿着动涡旋端板164的侧向延伸而形成(具体地为自主轴承座140的支撑动涡旋部件160的第一端面141的径向外侧延伸离开该第一端面141而形成)的主轴承座裙部143。即，第一止挡件与主轴承座140一体地形成，并且环绕在动涡旋端板164的外周。

类似地，第一止挡件也可以为通过现有可行的固定连接方式(例如，凹槽与凸缘匹配结构、螺纹连接结构、粘接等)固定地连接至主轴承座140的单独的部件。此种结构布置只需要对主轴承座的结构进行相应的调整即可。结构简单，成本较低。

图6和图7分别为图3和图4所示示例的简图。从图6中能清楚地看到，根据该实施方式，在动涡旋部件160的平动转动过程中，动涡旋端板164的外周面1641与第一止挡件的内止挡面(此处体现为定涡旋裙部153的内周面1531)保持接触状态(为线接触)。即，动涡旋部件160与定涡旋部件150之间的径向接触点从叶片处转移至定涡旋裙部153与动涡旋端板164上。而定涡旋叶片156与动涡旋叶片166之间存在一定的工作间隙。类似地，在如图7所示的另一实施方式中，动涡旋端板164始终与主轴承座裙部143呈接触的状态。而动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间并不接触。由此可知，在图3和图4所示的示例中，在动涡旋部件160的平动转动过程中，第一止挡件对动涡旋部件160的动涡旋端板164的径向向外运动进行了有效的止挡，从而防止了动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间的碰撞。

可以理解的是，根据上面关于第一止挡件的内止挡面的半径R₁、动涡旋端板164的半径R_OS、以及动涡旋部件160的偏心量E之间的关系的描述，在内止挡面的半径R₁等于动涡旋部件160的动涡旋端板164的半径R_OS与动涡旋部件160的偏心量E的和(即，R_OS+E)的情况下，在涡旋压缩机动的运行过程中，动涡旋叶片166与定涡旋叶片156可能刚好接触但不给彼此施加径向作用力或者轻微地接触。在这种情况下，由于第一止挡件对动涡旋部件的径向向外运动的止挡，仍然能够避免或者减轻动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞。因此，此种设置仍然可以实现防止或者减轻两个叶片之间的碰撞的目的。

根据本发明的另一方面，止挡结构可以为设置在主轴承座140的凹入部146中的第二止挡件，以便在动涡旋部件160的平动转动过程中，通过第二止挡件对动涡旋部件160的毂部162沿径向向外的方向的运动进行止挡，来减轻或者防止定涡旋叶片156与动涡旋叶片166的碰撞。

可选地，如图5所示，第二止挡件可以设置在动涡旋部件160的毂部162的外表面上。在这种情况下，在动涡旋部件160的平动转动过程中，通过凹入部146对第二止挡件的止挡进而实现对动涡旋部件160的毂部162的径向向外的运动的止挡，从而能够有效地减轻或者防止定涡旋叶片156与动涡旋叶片166的碰撞。

在这种情况下，优选地，第二止挡件的外止挡面的半径R₂与动涡旋部件160的偏心量E之和等于或者略大于主轴承座140的凹入部146的半径R_R。与前面结合图3和图4所示示例的描述类似，可以理解的是，在第二止挡件的外止挡面的半径R₂与动涡旋部件160的偏心量E之和等于主轴承座140的凹入部146的半径R_R的情况下，动涡旋叶片166与定涡旋叶片156可能刚好接触但动涡旋叶片166不承受径向力的作用或者二者之间轻微地接触。由于第二止挡件的外止挡面对动涡旋部件的径向向外运动的止挡，仍能有效地防止或者减轻两个叶片之间的碰撞。另外，由于定涡旋叶片与动涡旋叶片之间应当形成有效的密封以对进入压缩腔内的流体进行有效的压缩，因此，所述第二止挡件的外止挡面的半径R₂与所述动涡旋部件的偏心量E的和(即，R₂+E)与所述主轴承座的所述凹入部的半径R_R之间的差异也不能太大，而应以使得定涡旋叶片与动涡旋叶片之间形成有效的密封。因此，当所述第二止挡件的外止挡面的半径R₂与所述动涡旋部件的偏心量E的和(即，R₂+E)略大于所述主轴承座的所述凹入部的半径R_R时，由于第二止挡件对动涡旋部件的径向向外运动的止挡，有效地避免了动涡旋叶片与定涡旋叶片之间的碰撞现象，提高了两个叶片的使用寿命，并且提高了涡旋压缩机的可靠性。

可选地，第二止挡件可以与动涡旋部件160的毂部162一体地形成，例如，如图5所示，第二止挡件可以形成为自毂部162的外表面向外突出的环形凸缘1621。与前面结合图3和图4描述的实施方式类似，第二止挡件也可以为独立于毂部162的单独的部件。

可选地，第二止挡件可以布置在毂部162的外表面的大致中部位置处，从而便于动涡旋部件160的更稳定的平动转动。可选地，第二止挡件可以沿着毂部162的整个外表面而延伸，即，在这种情况下，相当于毂部的径向厚度变厚。还可选地的是，第二止挡件可以包括彼此间隔地布置在毂部162上的两个或更多个第二止挡件。

替代性地，在未图示的示例中，第二止挡件也可以设置在主轴承座140的凹入部146的内侧壁上。类似地，第二止挡件也可以与凹入部146的内侧壁一体地形成、或者为独立的部件。

在这种情况下，可以将第二止挡件构造成使得所述第二止挡件的内止挡面的半径R₃等于或者略小于动涡旋部件160的毂部162的半径R_H、以及动涡旋部件160的偏心量E之和(即，R_H+E)。同样地，为使得定涡旋叶片与动涡旋叶片之间形成有效的密封以对进入压缩腔内的流体进行有效的压缩，第二止挡件的内止挡面的半径R₃与毂部的半径R_H和动涡旋部件的偏心量E的和(即，R_H+E)之间的差异也不能过大。而当第二止挡件的内止挡面的半径R₃等于毂部的半径R_H和动涡旋部件的偏心量E的和时，动涡旋叶片与定涡旋叶片之间可能刚好接触但不会碰撞或者轻微地接触。然而，由于第二止挡件对动涡旋部件160的毂部162的径向向外运动的止挡，第二止挡件仍能够有效地防止或者减轻两个叶片之间的碰撞。这样一来，通过第二止挡件对动涡旋部件160的毂部162的径向向外运动的止挡，能够有效地减轻或者防止动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间的碰撞。

可选地，第二止挡件可以布置在凹入部146的中部位置处。可选地，第二止挡件可以沿着凹入部146的整个内侧壁而延伸。在这种情况下，相当于凹入部146的内径减小。还可选地，第二止挡件可以包括沿着凹入部146的轴向彼此间隔地布置的多个第二止挡件。

以上针对止挡结构的设计可以依据涡旋压缩机高速旋转的工况进行设计，例如可以设计成在高速工况下保证动涡旋叶片和定涡旋叶片恰恰处于刚接触但不会碰撞的状态，由此，在较低转速工况下，动涡旋叶片和定涡旋叶片则保持合适的能形成润滑油密封的间隙。

下面结合图8-图11、以图3和图4所示实施方式为例来进一步说明根据本发明的涡旋压缩机能带来的有益效果。图8示出了如图2所示的现有涡旋压缩机结构中的动涡旋部件160’的受力示意图，图9示出了如图3和图4所示的示例中的动涡旋部件160的受力示意图。

根据图8可知，由于动涡旋部件与定涡旋部件之间的径向接触点在二者的叶片处，因此，现有结构中的动涡旋部件160’的动涡旋叶片上受到的总的径向力(或称为倾斜力)F_flank’用公式表示如下：

F_flank’＝F_G’+F_tg’-F_r’ (公式1)

上述公式中，F_G’为动涡旋部件160’自身的离心力，F_tg’为偏心曲柄销(在设置有卸载衬套的情况下还包括卸载衬套)施加在动涡旋部件160’上的驱动力分力，F_r’为压缩腔中的流体提供的径向气体力。

进一步地，施加在动涡旋部件160’上的倾覆力矩M_tilting’可以用公式表示如下：

M_tilting’＝(F_flank’+F_r’)*C2-F_G’*C1 (公式2)

上述公式中，C2和C1分别为相应作用力的力臂。

类似地，根据图9可知，在根据本发明的涡旋压缩机中，动涡旋部件与定涡旋部件之间的接触点位于动涡旋端板与第一止挡件上。由此，动涡旋部件160的动涡旋叶片和动涡旋端板上的总的径向力F_flank和F_plate、以及动涡旋部件160受到的倾覆力矩M_tilting分别用公式表示如下：

F_flank＝0 (公式3)

F_plate＝F_G+F_tg-F_r (公式4)

M_tilting＝F_plate*C3+F_r*C2-F_G*C1 (公式5)

上述公式中，F_G为动涡旋部件160自身的离心力，F_tg为偏心曲柄销(在设置有卸载衬套的情况下还包括卸载衬套)施加在动涡旋部件160上的驱动力分力，F_r为压缩腔中的流体提供的径向气体力，C3为相应作用力的力臂。

通过对上面的公式1至公式5之间的比较可以清楚地看出，在根据本发明的涡旋压缩机的运行过程中，动涡旋叶片与定涡旋叶片之间不接触或者刚好接触或者轻微地接触，从而避免或者减轻了因叶片之间的碰撞导致的叶片损坏。而且，由于接触位置的下移，动涡旋端板164上受到的总的倾斜力F_plate的力臂减小，因而因该倾斜力F_plate导致的动涡旋部件的倾覆力矩M_tilting也随之减小。

进一步参照图10和图11。图10和图11分别示出了图2所示出的现有技术的动涡旋部件与根据本发明的动涡旋部件的动涡旋叶片上受到的总的倾斜力F_flank’和F_flank以及动涡旋部件上的倾斜力矩M_tilting’和M_tilting的对比图。从图10中可以清楚地看到，在图2示出的现有的涡旋压缩机结构中，随着涡旋压缩机转速的提高，动涡旋叶片上承受的倾斜力F_flank’也越来越大。而在根据本发明的涡旋压缩机中，由于动涡旋叶片166与定涡旋叶片156之间不接触或者刚好接触，因此，动涡旋叶片166上的倾斜力F_flank始终为零。同时，根据图11可以看到，在图2示出的现有的涡旋压缩机结构中的动涡旋部件上承受的倾覆力矩M_tilting’随着涡旋压缩机转速的增大也快速地增加。而在根据本发明的涡旋压缩机中的动涡旋部件上承受的M_tilting明显下降，并且涡旋压缩机的转速越高，M_tilting升高不明显。

通过上面的分析可知，在根据本发明的涡旋压缩机中，由于止挡结构的设置，能够有效地减轻或者防止叶片之间的摩擦损坏。而且，通过接触点的下移，有效地减小了涡旋的倾覆力矩，降低了涡旋倾覆的风险。由此，也改善了涡旋压缩机的运行可靠性及性能。而且，本发明的涡旋压缩机可以在不增加现有材料强度的基础上，使涡旋压缩机以更高的转速运行，满足市场的需求。

可以理解的是，采用根据本发明的涡旋压缩机结构，即使动涡旋叶片与定涡旋叶片因其它原因而发生了碰撞，由于接触点的下移，仍能有效地减小涡旋的倾覆力矩，从而降低涡旋倾覆的风险，有利于改善涡旋压缩机的运行稳定性。

可以理解的是，图1示出的涡旋压缩机为高压侧涡旋压缩机，即，由定子122和转子124所构成的驱动机构所处的气压环境为高压。然而，本发明还可以应用于低压侧涡旋压缩机(即，驱动机构处于低压环境中)或其他类型的压缩机。而且，本文中的第一止挡件和第二止挡件可以独立地应用，也可以结合使用。此外，第一止挡件可以固定在壳体110上，第二止挡件也可以设置在主轴承座140的凹入部146与动涡旋部件160的毂部162之间，例如，第二止挡件可以固定在凹入部146的底部。另外地，第一止挡件的外部轮廓不局限于圆形，例如，可以为方形或者其它可行的形状。

需要说明的是，本发明的涡旋压缩机的上述结构设置是以使得涡旋压缩机能有效地工作为前提的，因此，对上述内容的理解(例如，上面对“略大于”、“略小于”、预定的工作间隙等的限定)也应当结合实际情况以能够使得涡旋压缩机有效地工作为目的，而不应当偏离于该目的。

尽管在此已详细描述了本发明的多种实施方式，但是应该理解，本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims

1.一种涡旋压缩机，包括：

定涡旋部件(150)，所述定涡旋部件(150)包括定涡旋端板(154)和形成在所述定涡旋端板(154)一侧的定涡旋叶片(156)；

动涡旋部件(160)，所述动涡旋部件(160)包括动涡旋端板(164)、形成在所述动涡旋端板(164)一侧的动涡旋叶片(166)和形成在所述动涡旋端板(164)另一侧的毂部(162)；

主轴承座(140)，所述主轴承座(140)支撑所述动涡旋部件(160)并具有用于接纳所述动涡旋部件(160)的所述毂部(162)的凹入部(146)；以及

止挡结构，所述止挡结构构造成在所述动涡旋部件(160)的运动过程中对所述动涡旋部件(160)进行止挡以减轻或者防止所述定涡旋叶片(156)与所述动涡旋叶片(166)之间的碰撞，

其中，所述止挡结构为布置在所述动涡旋端板(164)的外周的止挡件，以通过对所述动涡旋部件(160)的所述动涡旋端板(164)沿径向向外方向的运动的止挡来减轻或者防止所述定涡旋叶片(156)与所述动涡旋叶片(166)的碰撞，

其中，所述止挡件具有内止挡面，所述内止挡面的半径R₁等于或者略小于所述动涡旋部件(160)的所述动涡旋端板(164)的半径R_OS与所述动涡旋部件(160)的偏心量E二者的和。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件设置在所述定涡旋端板(154)上。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件为自所述定涡旋端板(154)沿所述动涡旋端板(164)的侧向延伸而形成的定涡旋裙部(153)。

4.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件设置在所述主轴承座(140)上。

5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件为自所述主轴承座(140)沿所述动涡旋端板(164)的侧向延伸而形成的主轴承座裙部(143)。

6.一种涡旋压缩机，包括：

其中，所述止挡结构为设置在所述毂部的外表面的中部位置处的止挡件，以通过对所述动涡旋部件(160)的所述毂部(162)沿径向向外方向的运动进行止挡来减轻或者防止所述定涡旋叶片(156)与所述动涡旋叶片(166)之间的碰撞。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件的外止挡面的半径R₂与所述动涡旋部件(160)的偏心量E的和等于或者略大于所述主轴承座(140)的所述凹入部(146)的半径R_R。

8.根据权利要求7所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件一体地形成在所述毂部(162)的外表面上，或者，所述止挡件固定地连接至所述毂部(162)的所述外表面。

9.一种涡旋压缩机，包括：

其中，所述止挡结构为设置在所述主轴承座(140)的所述凹入部(146)的内侧壁上的止挡件，以通过对所述动涡旋部件(160)的所述毂部(162)沿径向向外方向的运动进行止挡来减轻或者防止所述定涡旋叶片(156)与所述动涡旋叶片(166)之间的碰撞。

10.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件的内止挡面的半径R₃等于或者略小于所述动涡旋部件(160)的所述毂部(162)的半径R_H与所述动涡旋部件(160)的偏心量E二者的和。

11.根据权利要求10所述的涡旋压缩机，其中，所述止挡件一体地形成在所述主轴承座(140)的所述凹入部(146)的所述内侧壁上，或者所述止挡件固定地连接至所述凹入部(146)的所述内侧壁。

12.根据权利要求11所述的涡旋压缩机，其中，

所述止挡件布置在所述凹入部(146)的中部位置处，或者

所述止挡件沿着所述凹入部(146)的整个内表面而延伸，或者

所述止挡件包括沿着所述凹入部(146)的轴向间隔地布置的多个止挡件。