CN112283104A - 静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备 - Google Patents

静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备 Download PDF

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CN112283104A CN202011295636.5A CN202011295636A CN112283104A CN 112283104 A CN112283104 A CN 112283104A CN 202011295636 A CN202011295636 A CN 202011295636A CN 112283104 A CN112283104 A CN 112283104A
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王雨菲
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Abstract

本申请属于压缩技术领域，尤其涉及一种静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备，该静涡盘包括静盘体和静涡齿，静盘体包括板部和环形部，环形部围设于板部的外周，并与板部的周缘连接，静涡齿呈涡旋状设置于板部上，静涡齿位于环形部内，板部背向静涡齿的表面设置有凹槽，凹槽的深度小于板部的厚度，静涡齿具有远离静涡齿中心的外端部，凹槽靠近外端部设置；由于凹槽使得静涡齿的外端部与板部连接处结构强度减弱，在热力条件下，外端部朝向动涡盘方向的变形量增大，补偿了外端部远离动涡盘方向变形，动涡盘的动涡齿与板部之间的接触和静涡齿与动涡盘的底板之间的接触更为紧密，即动涡盘和静涡盘的轴向密封效果更好，减少了气体的轴向和径向泄漏。

Description

静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备
技术领域
本申请属于压缩技术领域，尤其涉及一种静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备。
背景技术
目前，涡旋式制冷压缩机是把涡旋型线参数相同、相位差180°的运动涡盘涡齿(简称动涡盘)与固定涡盘涡齿(简称静涡盘)组装，形成一系列月牙空间；在动涡盘以静涡盘中心为旋转中心并以一定旋转半径做无自转的回转平动时，外圈的月牙空间不断地向中心移动并缩小，同时外侧未封闭的月牙空间不断扩大；每个月牙空间在动盘的旋转过程中均做周期性的扩大与缩小，由此实现气体的吸入、压缩和排出。
现有的涡盘运转变形理论认为，静涡盘的涡齿由于热膨胀而整体向动涡盘方向变形，动涡盘的涡齿由于热膨胀而整体向静涡盘方向变形，因此，目前通常采用降低涡齿高度的方法，以改善涡旋式压缩机的气体轴向或径向泄漏问题。而涡旋式压缩机在实际的运行过程中，由于不同部位热力学条件不同，参阅图5、图6、图7和图8所示，动涡盘的涡齿及盘体整体向静涡盘方向变形，参阅图3和图4所示，静涡盘的涡齿的内端向动涡盘方向变形，参阅图1、图2、图3和图4所示，静涡盘的盘体和涡齿其余部分向远离动涡盘方向变形，由于静涡盘的涡齿外端与动涡盘的涡齿变形方向相同，因此，会引起气体轴向或径向泄漏，使得功率降低，排气温度异常等，另外，也会导致涡齿的异常磨损。
发明内容
本申请的目的在于提供一种静涡盘、压缩机构、压缩机及制冷设备，旨在解决现有技术中的压缩机构存在气体轴向或者径向泄漏的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种静涡盘，包括静盘体和静涡齿，所述静盘体包括板部和环形部，所述环形部围设于所述板部的外周，并与所述板部的周缘连接，所述静涡齿呈涡旋状设置于所述板部上，所述静涡齿位于所述环形部内，所述板部背向所述静涡齿的表面设置有凹槽，所述凹槽的深度小于所述板部的厚度，所述静涡齿具有远离所述静涡齿中心的外端部，所述凹槽靠近所述外端部设置。
可选地，所述凹槽为沿所述静涡齿延伸方向延伸的弧形槽。
可选地，所述弧形槽沿所述静涡齿延伸方向延伸，直至延伸至所述静涡齿远离其中心的最远端。
可选地，若所述最远端对应的展角为α1，所述弧形槽远离所述最远端的一端在所述静涡齿对应处的展角为α2，则满足以下关系式：α1-α2≤180°。
可选地，所述外端部在所述板部上投影与所述弧形槽在所述板部上投影重合。
可选地，所述弧形槽的宽度大于所述外端部厚度。
可选地，所述弧形槽靠近所述静涡齿的中心的侧壁与所述外端部靠近所述静涡齿中心的侧壁齐平。
可选地，若所述弧形槽的深度为H，所述板部的厚度为h，则满足以下关系式：H≤0.6h。
本申请提供的静涡盘中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：在使用时，由于板部在靠近静涡齿远离静涡齿中线的外端部处设置有凹槽，凹槽使得静涡齿的外端部与板部连接处的结构强度减弱，那么在排气压力作用下，静涡齿远离其中心的外端部朝向动涡盘方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿的外端部在热力条件下会远离动涡盘方向变形，即减少了静涡齿的外端部远离动涡盘方向的变形，这样动涡盘的动涡齿与板部之间的接触以及静涡齿与底板之间的接触更为紧密，即动涡盘和静涡盘可以更好配合在一起，动涡盘和静涡盘的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该静涡盘压缩机构的功率，减少了涡齿的磨损。
本申请采用的另一技术方案是：一种压缩机构，包括上述的静涡盘。
本申请的压缩机构，由于采用了上述的静涡轮，在排气压力作用下，静涡齿的外端部朝向动涡盘方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿的外端部在热力条件下会远离动涡盘方向变形，即减少了静涡齿的外端部远离动涡盘方向的变形，这样动涡盘和静涡盘可以更好配合在一起，使得动涡盘和静涡盘的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该静涡盘压缩机构的功率。
本申请采用的另一技术方案是：一种压缩机，包括上述的压缩机构。
本申请的压缩机，由于采用了上述的压缩机构，在排气压力作用下，静涡齿的外端部朝向动涡盘方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿的外端部在热力条件下会远离动涡盘方向变形，即减少了静涡齿的外端部远离动涡盘方向的变形，这样动涡盘和静涡盘可以更好配合在一起，使得动涡盘和静涡盘的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该压缩机的功率。
本申请采用的另一技术方案是：一种制冷设备，包括上述的压缩机。
本申请的制冷设备，由于采用了上述的压缩机构，在排气压力作用下，静涡齿的外端朝向动涡盘方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿的外端部在热力条件下会远离动涡盘方向变形，即减少了静涡齿的外端部远离动涡盘方向的变形，这样动涡盘和静涡盘可以更好配合在一起，使得动涡盘和静涡盘的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了该制冷设备的功率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的静涡盘在热力条件下的一个视角的轴向变化云图。
图2为现有的静涡盘在热力条件下的另一个视角的轴向变化云图。
图3为现有的静涡盘在热力条件下轴向变形随展角的变化云图。
图4为现有的静涡盘在热力条件下轴向变形随展角的曲线图。
图5为现有的动涡盘在热力条件下的一个视角的轴向变化云图。
图6为现有的动涡盘在热力条件下的另一个视角的轴向变化云图。
图7为现有的动涡盘在热力条件下轴向变形随展角的变化云图。
图8为现有的动涡盘在热力条件下轴向变形随展角的曲线图。
图9为本申请实施例提供的静涡盘的第一视角的结构示意图。
图10为图9所示的静涡盘的第二视角的结构示意图。
图11为图9所示的静涡盘的第三视角的结构示意图。
图12为本申请另一实施例提供的压缩机构的爆炸图。
图13为图9所示的静涡盘在热力条件下轴向变形随展角的变化云图。
图14为图9所示的静涡盘在热力条件下轴向变形随展角的曲线图。
其中，图中各附图标记：
10—静涡盘 11—静盘体 12—静涡齿
20—动涡盘 21—底板 22—动涡齿
111—板部 112—环形部 121—外端部
1111—凹槽 1112—排气孔 1121—凸缘
1122—固定孔。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图9～14描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
如图9、图10和图11所示，在本申请的一个实施例中，提供一种静涡盘10，与动涡盘20配合使用，从而起到压缩气体的作用，该静涡盘10包括静盘体11和静涡齿12，静盘体11包括板部111和环形部112，环形部112围设于板部111的外周，并与板部111的周缘连接，静涡齿12呈涡旋状设置于板部111上，静涡齿12位于环形部112内，板部111背向静涡齿12的表面设置有凹槽1111，凹槽1111的深度小于板部111的厚度，静涡齿12具有远离静涡齿12中心的外端部121，凹槽1111靠近静涡齿12的外端部121设置。静涡齿12的外端部121与环形部112的内壁面相连，环形部112远离板部111的端部设置有凸缘1121，凸缘1121上设有固定孔1122，以方便与外部部件连接。
其中，需要说明的是，参阅图12所示，动涡盘20包括底板21和动涡齿22，动涡齿22安装在底板21上，静涡齿12的涡旋型线参数和动涡齿22的涡旋型线参数相同，动涡盘20相对于静涡盘10偏心并相差180°对置设置，从而形成压缩机构；在动涡齿22以静涡齿12的中心为旋转中心回转平动时，静涡齿12远离中心的端部与动涡齿22的远离中心的端部共同围设形成两个月牙形空间，随着动涡齿22的转动，月牙形空间中的气体向中心推移，并且，月牙形空间的体积不断缩小，气体的压力不断地逐渐升高，从而实现气体的压缩；当两个月牙形在静涡齿12的中心处汇合成一个中心腔室，且中心腔室与板部111在静涡齿12中心处的排气孔1112相通时，压缩过程结束；当中心腔室消失时，排气过程结束；当静涡齿12远离中心的端部与动涡齿22的远离中心的端部共同围设形成两个月牙形空间，并随着动涡齿22的转动，月牙形空间中的气体向中心推移时，一个新的排气过程开始形成。经过动涡盘20的多次回转平动后，从吸气至排气结束的过程即完成。
具体地，本申请实施例的静涡盘10，结合图12所示，在使用时，由于板部111在靠近静涡齿12远离静涡齿12中心的外端部121处设置有凹槽1111，凹槽1111使得静涡齿12远离其中心的外端部121与板部111连接处的结构强度减弱，那么在排气压力作用下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形，即减少了静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形，这样动涡盘20的动涡齿22之间的接触与板部111以及静涡齿12与底板21之间的接触更为紧密，即动涡盘20和静涡盘10可以更好配合在一起，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该静涡盘10压缩机构的功率，减少了涡齿的磨损。
在本实施例中，板部111、环形部112和静涡齿12采用注塑一体成型的方式制作而成，该制作方式简单，并且，制作得到的静涡齿12，结构强度好，可以满足大功率的压缩机的使用要求；更具体地，静涡齿12的中心、板部111的圆心、环形部112的中心线以及排气孔1112的轴线均重合。
在本实施例中，参阅图10和图11所示，凹槽1111的深度小于板部111的厚度，凹槽1111不会贯穿板部111，这样静涡齿12与动涡齿22啮合形成的压缩腔内的气体无法从凹槽1111内跑出，避免影响压缩机构的功率。另外，需要说明的是，板部111背向静涡齿12的表面设置有凹槽1111，凹槽1111与压缩腔位于板部111的相对两侧，不连通，这样不会影响静涡齿12与动涡齿22啮合压缩气体，也就不会对压缩机的功率造成任何不良影响，提高压缩效率。
在本申请的另一个实施例中，参阅图10、图13和图14所示，提供的该静涡盘10的凹槽1111为沿静涡齿12延伸方向延伸的弧形槽。具体地，弧形槽与静涡齿12的涡旋形状相同，那么静涡齿12与弧形槽对应的这一段，在排气压力作用下，这一段朝向动涡盘20方向的变形量均会增大，这样补偿静涡齿12远离中心的端部在热力条件下会远离动涡盘20方向变形也就越多，静涡齿12远离中心的端部远离动涡盘20方向的变形也就越小，动涡盘20和静涡盘10配合效果更好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著，进一步地，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该静涡盘10压缩机构的功率。
在本申请的另一个实施例中，参阅图10、图13和图14所示，提供的该静涡盘10的弧形槽沿静涡齿12延伸方向延伸，直至延伸至静涡齿12远离其中心的最远端。在热力条件下，静涡齿12上距离其中心越远的部分其变形越大，那么弧形槽从沿静涡齿12延伸方向延伸，直至延伸至静涡齿12远离其中心的最远端处，那么在排气作用下，静涡齿12远离其中心的最远端朝向动涡盘20方向的变形量均会增大，从而整个静涡齿12远离其中心的最远端处远离动涡盘20方向变形相对较小，这样整个静涡齿12远离动涡盘20方向变形较小，动涡盘20和静涡盘10配合效果更好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著。
在本申请的另一个实施例中，提供的该静涡盘10的若最远端对应的展角为α1，弧形槽远离最远端的一端在静涡齿12对应处的展角为α2，则满足以下关系式：α1-α2≤180°。弧形槽与静涡齿12对应的这一段的终点展角与起始展角之差小于180°，即弧形槽不宜沿静涡齿12延伸的过长，若静涡齿12延伸的过长，在排气作用下，可能会引起静涡齿12远离中心的端部远离动涡盘20的方向变形，从而起不到减小静涡齿12远离中心的端部远离动涡盘20方向变形的作用，进而加剧减少了气体的轴向和径向泄漏。在具体使用时，当α1为630°，α2为820°时，弧形槽的长度合适，可以保证动涡盘20和静涡盘10的轴向具有良好的密封效果；或者，当α1为680°，α2为810°时，弧形槽的长度合适，可以保证动涡盘20和静涡盘10的轴向具有良好的密封效果。
在本申请的另一个实施例中，参阅图10、图13和图14所示，提供的该静涡盘10的外端部121在板部111上投影与弧形槽在板部111上投影重合。
具体地，当静涡齿12的外端部121在板部111上的投影区域位于弧形槽在板部111上投影区域内时，弧形槽位于静涡齿12的正下方，这样板部111对外端部121的支撑作用较小，此时，静涡齿12的外端部121在排气压力下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量均会增大，补偿静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形最多，静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形最小，动涡盘20和静涡盘10配合效果更好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果最好显著。
进一步地，当静涡齿12的外端部121在板部111上的投影区域与弧形槽在板部111上投影区域相交，或者，弧形槽在板部111上投影区域位于静涡齿12的外端部121在板部111上的投影区域内时，弧形槽位于静涡齿12的外端部121正下方，静涡齿12的外端部121有一部分与板部111对应的厚度较小处于悬空，这样板部111对静涡齿12的外端部121的支撑作用小，保证静涡齿12压缩气体的稳定可靠性；另外，静涡齿12的外端部121在排气压力下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量也会增大，也会补偿静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形，静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形也会变小，也可以提高动涡盘20和静涡盘10配合效果更好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果最好显著。
在其他实施例中，静涡齿12的外端部121在板部111上的投影区域也可以与弧形槽在板部111上投影区域完全重合，其具体的结构，可以根据压缩机构的功率以及需要的结构强度进行选择，在此不作限定。
在本实施例中，参阅图10、图13和图14所示，弧形槽的宽度大于外端部121厚度；板部111上除去的材料也就越多，静涡齿12的外端部121与板部111之间的连接强度也就越弱，这样静涡齿12的外端部121受到排气压力后，其变形也就越大，这样抵消的静涡齿12的外端部121热变形也就越多，静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形也越小，提高动涡盘20和静涡盘10配合效果更好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果最好显著。
在本实施例中，参阅图10、图13和图14所示，弧形槽靠近静涡齿12的中心的侧壁与外端部121靠近静涡齿12中心的侧壁齐平，同时，弧形槽的宽度大于静涡齿12的外端部121厚度，那么静涡齿12位于弧形槽靠近静涡齿12中心的一侧，而弧形槽的另一侧延伸出静涡齿12远离静涡齿12中心的侧方，由于热力变形时，静涡齿12越远离其中心的变形越大，这样弧形槽的另一侧延伸出静涡齿12远离静涡齿12的侧方，可以减少静涡齿12这一侧方与板部111之间的结构强度，使其在排气压力下具有更大的变形，从而可以有效地抵消静涡齿12越远离其中心的变形，进而有效地降低静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形，使得动涡盘20和静涡盘10配合效果最好，动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果最好。
在本申请的另一个实施例中，提供的该静涡盘10的若弧形槽的深度为H，板部111的厚度为h，则满足以下关系式：H≤0.6h。弧形槽的深度H可以为0.1h、0.2h、0.3h、0.4h、0.5h或者0.6h，将弧形槽的深度设置在上述范围内，若弧形槽的深度过大，板部111在弧形槽处的厚度太薄，其在压缩气体中损坏；若弧形槽的深度小，起不到降低静涡齿12的外端部121与板部111连接处结构强度的作用，从而无法抵消静涡齿12的外端部121的热力变形，也就无法减小静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形。
在本申请的另一个实施例中，提供了一种压缩机构，包括上述的静涡盘10。
具体地，本申请实施例的压缩机构，由于采用了上述的静涡轮，在排气压力作用下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形，即减少了静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形，这样动涡盘20和静涡盘10可以更好配合在一起，使得动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该静涡盘10压缩机构的功率。
在本申请的另一个实施例中，提供了一种压缩机，包括上述的压缩机构。
本申请实施例的压缩机，由于采用了上述的压缩机构，在排气压力作用下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形，即减少了静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形，这样动涡盘20和静涡盘10可以更好配合在一起，使得动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了应用有该压缩机的功率。
在本申请的另一个实施例中，提供了一种制冷设备，包括上述的压缩机。
本申请实施例的制冷设备，由于采用了上述的压缩机构，在排气压力作用下，静涡齿12的外端部121朝向动涡盘20方向的变形量增大，从而补偿了静涡齿12的外端部121在热力条件下会远离动涡盘20方向变形，即减少了静涡齿12的外端部121远离动涡盘20方向的变形，这样动涡盘20和静涡盘10可以更好配合在一起，使得动涡盘20和静涡盘10的轴向密封效果更显著，减少了气体的轴向和径向泄漏，提高了该制冷设备的功率。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种静涡盘，其特征在于：包括静盘体和静涡齿，所述静盘体包括板部和环形部，所述环形部围设于所述板部的外周，并与所述板部的周缘连接，所述静涡齿呈涡旋状设置于所述板部上，所述静涡齿位于所述环形部内；
所述板部背向所述静涡齿的表面设置有凹槽，所述凹槽的深度小于所述板部的厚度，所述静涡齿具有远离所述静涡齿中心的外端部，所述凹槽靠近所述外端部设置。
2.根据权利要求1所述的静涡盘，其特征在于：所述凹槽为沿所述静涡齿延伸方向延伸的弧形槽。
3.根据权利要求2所述的静涡盘，其特征在于：所述弧形槽沿所述静涡齿延伸方向延伸，直至延伸至所述静涡齿远离其中心的最远端。
4.根据权利要求3所述的静涡盘，其特征在于：若所述最远端对应的展角为α1，所述弧形槽远离所述最远端的一端在所述静涡齿对应处的展角为α2，则满足以下关系式：α1-α2≤180°。
5.根据权利要求2所述的静涡盘，其特征在于：所述外端部在所述板部上投影与所述弧形槽在所述板部上投影重合。
6.根据权利要求5所述的静涡盘，其特征在于：所述弧形槽的宽度大于所述外端部厚度。
7.根据权利要求6所述的静涡盘，其特征在于：所述弧形槽靠近所述静涡齿的中心的侧壁与所述外端部靠近所述静涡齿中心的侧壁齐平。
8.根据权利要求2～7任一项所述的静涡盘，其特征在于：若所述弧形槽的深度为H，所述板部的厚度为h，则满足以下关系式：H≤0.6h。
9.一种压缩机构，其特征在于：包括动权利要求1～8任一项所述的静涡盘。
10.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求9所述的压缩机构。
11.一种制冷设备，其特征在于：包括权利要求10所述的压缩机。
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