CN108533487A - 涡旋压缩机、制冷设备及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种涡旋压缩机、制冷设备及汽车，该涡旋压缩机包括：静涡旋盘；动涡旋盘，与静涡旋盘啮合连接；轴承座；转动轴，穿设于轴承座，并与动涡旋盘连接，以驱动动涡旋盘相对静涡旋盘转动；其中，轴承座与动涡旋盘之间形成一背压腔；轴承座设置有连通背压腔的泄压通道，轴承座与动涡旋盘之间设置有可变形体，可变形体在动涡旋盘作用下发生形变，以改变泄压通道的通流截面。本申请通过简单的结构实现背压调节，保证动、静涡旋盘的轴向柔性密封，提高涡旋压缩机的能效。

Description

涡旋压缩机、制冷设备及汽车

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种涡旋压缩机、制冷设备及汽车。

背景技术

压缩机作为制冷系统的心脏，是一种将吸入的低压工质压缩为高压工质后排出的流体机械，其中涡旋压缩机因其体积小，噪声低、节能高效等特点而获得广泛应用。

当前涡旋压缩机主要依靠动涡旋盘和静涡旋盘的相对转动实现对二者之间工质的压缩，而在涡旋压缩机运行过程中，动涡旋盘容易受高压工质的影响，而出现与静涡旋盘轴向脱离的情况，这样会增大高压工质的内泄漏，继而导致涡旋压缩机的能效降低。

发明内容

本申请提出一种涡旋压缩机、制冷设备及汽车，以解决现有技术中涡旋压缩机运行过程中动涡旋盘和静涡旋盘轴向密封不良，且涡旋压缩机能效较差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种涡旋压缩机，其包括静涡旋盘；动涡旋盘，与静涡旋盘啮合连接；轴承座；转动轴，穿设于轴承座，并与动涡旋盘连接，以驱动动涡旋盘相对静涡旋盘转动；其中，轴承座与动涡旋盘之间形成一背压腔；轴承座设置有连通背压腔的泄压通道，轴承座与动涡旋盘之间设置有可变形体，可变形体在动涡旋盘作用下发生形变，以改变泄压通道的通流截面。

为解决上述技术问题，本申请提出一种制冷设备，其包括上述涡旋压缩机。

为解决上述技术问题，本申请提出一种汽车，其包括上述制冷设备。

本申请涡旋压缩机包括啮合连接的动涡旋盘和静涡旋盘、轴承座及转动轴，转动轴穿设于轴承座，并与动涡旋盘连接，以驱动动涡旋盘相对静涡旋盘转动，从而实现涡旋压缩。轴承座靠与动涡旋盘之间形成一背压腔。在涡旋压缩机运行时，动涡旋盘和静涡旋盘之间的工质对动涡旋盘有一个作用力，动涡旋盘和轴承座之间背压腔中的工质对动涡旋盘也有一个作用力，通过调节背压腔中的气体压力，使得两作用力能够相互抵消。具体来说，本申请中在轴承座上设置有连通背压腔的泄压通道，轴承座与动涡旋盘之间设置可变形体，在涡旋压缩机运行时，可变形体可在动涡旋盘的作用下发生形变，从而改变泄压通道的通流截面，当通流截面变小时即对应调节背压腔中气体压力变大，通流截面变大时即对应调节背压腔中气体压力变小。通过上述背压腔中气体压力的自动调节过程，本申请涡旋压缩机能够实现动涡旋盘的动态平衡，保证了动涡旋盘和静涡旋盘之间的良好轴向柔性密封，继而提高涡旋压缩机的能效。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请涡旋压缩机一实施例的结构示意图；

图2是图1所示涡旋压缩机实施例中轴承座的端面俯视图；

图3是图1所示涡旋压缩机实施例中可变形体的结构示意图；

图4是图1所示涡旋压缩机实施例在可变形体的形变状态下的结构示意图；

图5是图4中A部分的放大示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1和图4，图1是本申请涡旋压缩机一实施例的结构示意图，图4是图1所示涡旋压缩机实施例在可变形体的形变状态下的结构示意图；本实施例涡旋压缩机100包括静涡旋盘11、动涡旋盘12、轴承座13及转动轴14。

其中，作为实现压缩气体的主要部件，静涡旋盘11和动涡旋盘12啮合连接，二者之间构成涡旋压缩腔15，动涡旋盘12相对静涡旋盘11的转动实现对涡旋压缩腔15中的工质进行压缩。

具体来说，静涡旋盘11包括静涡旋盘体111和静涡旋齿112，静涡旋盘体111为框体结构，静涡旋齿112设置在静涡旋盘体111内。动涡旋盘12则包括动涡旋盘底121和动涡旋齿122，涡旋盘底121为平板结构，动涡旋齿122设置在涡旋盘底121上。静涡旋盘11和动涡旋盘12通过静涡旋齿112和动涡旋齿122的相错180°对置啮合来实现连接，且动涡旋盘12整体置于静涡旋盘体11内。

基于静涡旋齿112和动涡旋齿122的相错180°对置啮合，动涡旋盘12在静涡旋盘11中所进行的回转平动，能够将涡旋压缩腔15外周区域的工质逐渐压缩到涡旋压缩腔15的中央区域，继而实现将低压工质压缩为高压工质。

因而在静涡旋盘体11的外周部设置吸气口113，在静涡旋盘体11底部的中央区域设置排气口114。低压工质由吸气口113进入到涡旋压缩腔15，低压工质在动涡旋盘12和静涡旋盘11的相对运动下被压缩至涡旋压缩腔15的中央区域，且被压缩为高压工质；高压工质继而由排气口114排出。

为实现上述动涡旋盘12相对静涡旋盘11的转动，本实施例通过转动轴14实现动力传动，转动轴14穿设于轴承座13中并连接动涡旋盘12，以驱动动涡旋盘12相对静涡旋盘11转动。

具体来说，涡旋压缩机100在运作时，转动轴14的转动最终传递为动涡旋盘12的回转平动，为了使转动轴14的转动更为顺畅稳定，在轴承座13中容置有第一轴承131，以使得转动轴14穿设于轴承座13时，通过第一轴承131与轴承座13连接，该第一轴承131也可称为转动轴14转动的主轴承。并且，转动轴14与动涡旋盘12之间则设置第二轴承123，传动轴14通过第二轴承123与动涡旋盘12连接，以驱动动涡旋盘12相对静涡旋盘11转动。其中，在轴承座13和转动轴14的连接处还设置有轴封132，以实现连接处的密封。

为了实现动涡旋盘12相对静涡旋盘11的回转平动，转动轴14还进一步包括固定连接的主轴141、偏心轴头142及偏心轮143。其中，偏心轮143插设于第二轴承123，偏心轴头142通过偏心轮143及第二轴承123带动动涡旋盘12运动。

为防止动涡旋盘12的自转，在涡旋压缩机100中还设置有防自转结构，具体来说，在轴承座13朝向动涡旋盘12的端面设置防自转柱133，动涡旋盘12的动涡旋盘底121则设置与防自转柱133对应的防自转环124，防自转环124具体置于动涡旋盘底121的凹槽中，当防自转柱133和防自转环124配合使用时，防自转柱133置于防自转环124中，以防止动涡旋盘121在偏心轴头142的带动下发生自转。

本实施例涡旋压缩机100进一步包括壳体16，上述静涡旋盘11、动涡旋盘12、轴承座13及转动轴14均设置于壳体16内。壳体16与静涡旋盘11之间形成高压排气腔161，与轴承座13之间形成低压吸气腔162。

具体来说，壳体16包括机体部163和端盖部164，上述轴承座13设置在机体部163中，转动轴14具有偏心轴头142一端插设于轴承座13的一端，并与位于轴承座13另一端的动涡旋盘12转动连接，啮合连接的静涡旋盘11及动涡旋盘12在端盖部164的作用下压设于轴承座13，动涡旋盘12靠近轴承座13设置，端盖部164与机体部163连接构成壳体16。其中，端盖部164与静涡旋盘11构成高压排气腔161，机体部163则与轴承座13构成低压吸气腔162。

涡旋压缩机100在运作时，由机体部163进入涡旋压缩机100的低压工质经低压吸气腔162并由静涡旋盘11的吸气口113进入到动涡旋盘12和静涡旋盘11之间；低压工质在动涡旋盘12和静涡旋盘11的相对转动下被压缩为高压工质；高压工质由静涡旋盘11的排气口114并经高压排气腔161排出。

本实施例涡旋压缩机100中还包括电机17和驱动控制器18，电机17设置于机体部163内，与转动轴14连接，以驱动转动轴14的转动；驱动控制器18则设置在机体部163外部，且连接于电机17，用于接收动力电源和运行指令，以驱动电机17。

为保证转动轴14在机体部163中的平稳转动，在转动轴14未设置偏心轴头142的另一端还设置第三轴承144，并通过第三轴承144与机体部163实现转动连接，第三轴承144也称为转动轴14转动的从轴承。

上述涡旋压缩机100在运作时，动涡旋盘12相对静涡旋盘11之间涡旋压缩腔15中的工质对动涡旋盘有一个轴向作用力F1，并且F1是一直变化的，容易导致动涡旋盘12产生轴向运动，继而出现动涡旋盘12脱离静涡旋盘11的问题。例如动涡旋盘12相对静涡旋盘11转动，将涡旋压缩腔15外周区域的低压工质逐渐压缩到涡旋压缩腔15的中央区域，且在中央区域被压缩为高压工质，此时高压工质对动涡旋盘12产生的作用力F1较大，使得动涡旋盘12朝脱离静涡旋盘11的方向运动，二者之间产生齿间间隙，密封性下降，继而导致工质的内泄漏加剧，整个涡旋压缩机的能效较低。

基于上述问题，本实施例涡旋压缩机100中通过背压调节与轴向作用力F1的抵消，实现动涡旋盘12的动态平衡，保证动涡旋盘12与静涡旋盘11之间的轴向柔性密封。

具体来说，轴承座13靠近动涡旋盘12设置，与动涡旋盘12之间形成背压腔19，在轴承座13则设置有连通背压腔19的泄压通道和回流沟道，回流沟道连通高压排气腔161，泄压通道连通至低压吸气腔162。

高压排气腔161的工质回流至背压腔19，背压腔19中的工质对动涡旋盘12产生一个轴向作用力F2，与上述轴向作用力F1相对，本实施例中通过调节背压腔19中气体压力，从而使轴向作用力F2能够与轴向作用力F1相互抵消。

本实施例中在轴承座13与动涡旋盘12之间设置可变形体134，通过可变形体134在动涡旋盘12作用下发生形变，从而改变泄压通道的通流截面，当泄压通道的通流截面变小时，背压腔19中气体不易排出，继而其中气体压力增大，所产生的轴向作用力F2也增大；当泄压通道的通流截面变大时，背压腔19中气体正常排出，继而其中气体压力减小，所产生的轴向作用力F2也相应减小。

泄压通道和回流沟道的设计具体请参阅图2和图3，图2是图1所示涡旋压缩机实施例中轴承座的端面俯视图，图3是图1所示涡旋压缩机实施例中可变形体的结构示意图。

对于泄压通道，在轴承座13朝向动涡旋盘12的端面设置有凹槽135，和连通凹槽135及背压腔19的泄压沟道136；并在凹槽135的底面位置设置有至少一个贯穿轴承座13，且直接连通至低压吸气腔162的泄压孔137；其中泄压沟道136、凹槽135及泄压孔137构成泄压通道。此外，泄压孔137可为多个，且可以为圆孔、方孔等其他任意截面形状的通孔，本实施例中采用一个泄压孔137。

其中，凹槽135空间用作可变形体134的变形空间，本实施例中的可变形体134为片状，设置于轴承座13朝向动涡旋盘12的端面；可变形体134在动涡旋盘12的作用下发生变形，且凹槽135的区域大于可变形体134上动涡旋盘12的作用区域1341，因而可变形体134在动涡旋盘12的作用下能够向凹槽135发生变形。

对于回流沟道，轴承座13朝向动涡旋盘12的端面设置有连通背压腔19的回流沟道138。

回流沟道138需与高压排气腔161连通，因而在静涡旋盘11上设置有连通高压排气腔161的回流通道115，可变形体134上设置有回流孔1342，在静涡旋盘11套合所述动涡旋盘12以贴合可变形体134，即静涡旋盘11压设于可变形体134上时，回流孔1342与回流通道115连通，且回流孔1342与回流沟道138连通。此时回流沟道138通过回流孔1342及回流通道115连通高压排气腔161。

上述凹槽135的深度均小于泄压沟道136的深度及回流沟道138的深度。

上述动涡旋盘12、可变形体134及轴承座13的相关结构构成了本实施例涡旋压缩机100的背压调节系统，通过对背压腔19泄压通道的调节实现，其工作原理具体可结合图4和图5理解，图4是图1所示涡旋压缩机实施例在可变形体的形变状态下的结构示意图，图5是图4中A部分的放大示意图。

涡旋压缩机100运作过程中，动涡旋盘12相对静涡旋盘11运动，继而对涡旋压缩腔15中的工质进行压缩，使得涡旋压缩腔15中工质的气体压力变大，继而使动涡旋盘12的轴向作用力F1增大。

该过程中，高压排气腔161中的工质通过回流通道115、回流孔1342及轴承座13上的回流沟道138进入到背压腔19，对于该过程，可根据需要对各个通道的截面形状、大小和长度进行变换组合，从而实现节流降压，使得回到背压腔19中的气体压力降为设计压力。例如，可将回流孔1342设计为细且长的通道，高压工质经过此细且长的通道进一步节流降压，然后再通过回流沟道138进入到背压腔19。进入到背压腔19中多余的工质和冷冻油也同时通过泄压通道排出至低压吸气腔162。

在一般状态下，背压腔19中的气体压力保持较低的状态，当轴向作用力F1增大时，而此时背压腔19产生的轴向作用力F2较小，因而会导致动涡旋盘12远离静涡旋盘11运动，继而对可变形体134产生作用，使可变形体134朝向凹槽135发生变形，从而减小泄压通道的通流截面，具体即减小凹槽135和泄压孔137的通流截面，甚至可封堵泄压孔137，即阻断泄压通道，使得背压腔19中的工质积累，气体压力增大，轴向作用力F2也相应增大。

同时，动涡旋盘12远离静涡旋盘11运动，因此动涡旋盘12与静涡旋盘11会出现齿间间隙，造成工质的内泄漏，轴向作用力F1也会减小。在F1减小，F2增大的情况下，动涡旋盘12开始朝向静涡旋盘11运动，恢复到良好轴向贴合密封的状态。而此时动涡旋盘12对可变形体134的作用力变小，泄压通道的通流截面也会慢慢增大，背压腔19恢复正常的泄压。

通过上述调整过程，动涡旋盘12实现动态平衡，使得动涡旋盘12与静涡旋盘11之间能够一直保持良好的轴向贴合密封状态。本实施例利用涡旋压缩机100中动涡旋盘12的运动，改进其本身的轴承座13结构，增加泄压孔137，通过可变形体134即实现了背压调节，通过简单的结构设计即保证动涡旋盘12与静涡旋盘11的良好轴向贴合密封，即实现轴向柔性密封功能，继而保证了涡旋压缩机的高能效、低功耗、高可靠性。

上述实施例涡旋压缩机可用作制造制冷设备，因而本申请还提出一种制冷设备，其包括上述涡旋压缩机。进一步的，该制冷设备可应用于汽车中，因而本申请还提出一种汽车，其包括具备上述涡旋压缩机的制冷设备。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机包括：

静涡旋盘；

动涡旋盘，与所述静涡旋盘啮合连接；

轴承座；

转动轴，穿设于所述轴承座，并与所述动涡旋盘连接，以驱动所述动涡旋盘相对所述静涡旋盘转动；

其中，所述轴承座与所述动涡旋盘之间形成一背压腔；

所述轴承座设置有连通所述背压腔的泄压通道，所述轴承座与所述动涡旋盘之间设置有可变形体，所述可变形体在所述动涡旋盘作用下发生形变，以改变所述泄压通道的通流截面。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述轴承座朝向所述动涡旋盘的端面设置有凹槽，和连通所述凹槽及所述背压腔的泄压沟道；

所述凹槽的底面位置设置有至少一个贯穿所述轴承座，且连通所述低压吸气腔的泄压孔；

所述泄压沟道、所述凹槽及所述泄压孔构成所述泄压通道。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述可变形体为片状，设置于所述轴承座朝向所述动涡旋盘的端面；

所述凹槽的区域大于所述可变形体上所述动涡旋盘的作用区域，以使得所述可变形体在所述动涡旋盘的作用下向所述凹槽发生变形。

4.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机包括壳体，所述动涡旋盘、静涡旋盘、轴承座及转动轴均设置于所述壳体内；

所述壳体与所述静涡旋盘之间形成高压排气腔，与所述轴承座之间形成低压吸气腔。

5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述轴承座上进一步设置有连通所述背压腔的回流沟道；

所述泄压通道直接连通所述低压吸气腔，所述回流沟道连通所述高压排气腔。

6.根据权利要求5所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述静涡旋盘上设置有连通所述高压排气腔的回流通道，所述可变形体上设置有连通所述回流沟道的回流孔；

所述静涡旋盘套合所述动涡旋盘以贴合所述可变形体，且所述回流孔连通所述回流通道；

所述回流沟道通过所述回流孔及所述回流通道连通所述高压排气腔。

7.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述凹槽的深度小于所述泄压沟道的深度。

8.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述转动轴包括固定连接的偏心轴头及偏心轮，所述偏心轴头通过所述偏心轮带动所述动涡旋盘绕着所述偏心轴头的公转转轴回转平动；

所述轴承座朝向所述动涡旋盘的端面设置有防自转柱，所述动涡旋盘上设置有与所述防自转柱对应的防自转环；所述防自转柱置于所述防自转环中，以与所述防自转环配合防止所述动涡旋盘在所述偏心轴头的带动下发生自转。

9.一种制冷设备，其特征在于，所述机动设备包括权利要求1-8中任一项所述的涡旋压缩机。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求9中所述的制冷设备。