CN112682307B - 涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种具有改进的背压调节装置的涡旋式压缩机，其能够根据排出腔与吸入腔之间的压差动态地调节从排出腔到背压腔的流体流量，从而在涡旋式压缩机以较低的排出压力和较高的排出压力工作时均能获得期望的背压，进而提高涡旋式压缩机的工作效率。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本公开涉及涡旋式压缩机，尤其涉及用于涡旋式压缩机的背压调节装置。

背景技术

如图1所示，旋涡式压缩机的主要构件包括静涡盘1’、动涡盘2’、十字滑环3’、主轴4’以及机架5’等。静涡盘1’与动涡盘2’的涡圈通常由相同的渐开线构成，并且以180度的相位差偏心地相向布置。如图2所示，这种布置使得在静涡盘1’和动涡盘2’的涡圈之间形成吸入腔8’、多个压缩腔9’以及排出腔10’。工作流体经由吸入口6’进入吸入腔8’，并随着动涡盘2’的旋转进入压缩腔9’中被压缩，最后进入排出腔10’并经由排出口7’排出。由于压缩腔9’等腔室中的压强大于外界大气压，因此动涡盘2’将受到使其远离静涡盘1’的轴向作用力。为了防止动涡盘2’远离静涡盘1’，同时使两者之间的相互接触力较小以减少摩擦损耗，涡旋式压缩机通常设置有背压系统。该背压系统所基于的原理是在动涡盘2’的背面形成背压腔11’，并通过背压腔11’作用在动涡盘2’背面上的压力来平衡压缩腔9’作用在动涡盘2’正面上的相反的力，同时支撑动涡盘2’本身的重量。

常见的背压系统通常包括两个节流孔，其中一个节流孔从压缩腔9’或排出腔10’通向背压腔11’，以将压缩腔9’或排出腔10’中的高压工作流体引入背压腔11’中；另一个节流孔从背压腔11’通向吸入腔8’，以调节背压腔11’中的压力。在上述结构中，背压腔11’中的压力将由所述两个节流孔的直径和长度、排出腔10’中的压力、吸入腔8’中的压力以及整个流体流动中的压力损耗等决定。

由于上述背压系统通常被设计为满足低排出压力(即低转速)需求，因此，当涡旋式压缩机以高排出压力(即高转速)运行时，背压将高于所期望的压力，由此导致摩擦损耗增大。也就是说，上述背压系统仅能实现对背压的有限的调节和控制。

因此，需要提出一种具有改进的背压调节系统的涡旋式压缩机。

发明内容

本公开的目的在于克服现有技术的不足，提出一种具有改进的背压调节装置的涡旋式压缩机。

本公开提出了一种涡旋式压缩机，其包括：吸入腔，待压缩的流体从所述吸入腔流入；排出腔，压缩后的流体从所述排出腔流出；以及背压腔，所述背压腔经由背压调节装置与所述排出腔流体连通，使得压缩后的流体从所述排出腔部分地流入所述背压腔以进行背压调节，所述背压调节装置包括：壳体，所述壳体包括第一端部和第二端部；分隔件，所述分隔件将所述壳体的内部空间分隔为靠近所述第一端部的第一部分和靠近所述第二端部的第二部分，并且所述分隔件在其中具有孔口；阀体，所述阀体安装在所述第一部分内，并且其被配置为通过改变其与所述孔口的相对位置来调节所述孔口的开口面积；可变形膜片，所述可变形膜片以封闭方式安装在所述壳体的第二端部处，其中，所述壳体的内部空间的第一部分与所述背压腔流体连通，第二部分与所述排出腔流体连通，并且所述壳体在所述第二端部处与所述吸入腔连接，所述可变形膜片随着所述排出腔与所述吸入腔之间的压差的变化而上下变形，并且所述阀体随着所述可变形膜片的上下变形而上下运动，以改变其与所述孔口的相对位置。

在一种实施方式中，所述阀体通过弹簧安装在所述第一部分内，并且所述可变形膜片在内侧结合有顶杆，所述顶杆抵接所述阀体，所述阀体在所述弹簧和所述顶杆的共同作用下随着所述可变形膜片的上下变形而上下运动。

在一种实施方式中，随着所述排出腔与所述吸入腔之间的压差增大，所述分隔件的孔口的开口面积变小。

在一种实施方式中，所述阀体包括针阀。

在一种实施方式中，所述分隔件中的孔口为锥孔，并且所述锥孔的大径端朝向所述壳体的内部空间的第一部分，小径端朝向所述壳体的内部空间的第二部分。

在一种实施方式中，所述背压调节装置还包括安装在所述壳体的内部空间的第一部分内的止挡件，当所述阀体向下运动到与所述止挡件相接触时，所述孔口保持打开并且其开口面积最小。

在一种实施方式中，所述止挡件包括安装在所述壳体的内壁面上的环状构件。

在一种实施方式中，所述弹簧的一端固定安装在所述壳体的第一端部上，另一端固定安装在所述阀体上。

在一种实施方式中，所述分隔件包括固定安装在所述壳体的内壁上的板状构件。

本公开还提出了一种用于涡旋式压缩机的背压调节装置，所述背压调节装置包括：壳体，所述壳体包括第一端部和第二端部；分隔件，所述分隔件将所述壳体的内部空间分隔为靠近所述第一端部的第一部分和靠近所述第二端部的第二部分，并且所述分隔件在其中具有孔口；阀体，所述阀体安装在所述第一部分内，并且其被配置为通过改变其与所述孔口的相对位置来调节所述孔口的开口面积；可变形膜片，所述可变形膜片以封闭方式安装在所述壳体的第二端部处，其中，所述壳体的内部空间的第一部分与涡旋式压缩机的背压腔流体连通，第二部分与涡旋式压缩机的排出腔流体连通，并且所述壳体在所述第二端部处与涡旋式压缩机的吸入腔连接，所述可变形膜片随着所述排出腔与所述吸入腔之间的压差的变化而上下变形，并且所述阀体随着所述可变形膜片的上下变形而上下运动，以改变其与所述孔口的相对位置。

根据本公开的涡旋式压缩机能够根据排出腔与吸入腔之间的压差动态地调节从排出腔到背压腔的流体流量，从而在涡旋式压缩机以较低的排出压力和较高的排出压力工作时均能获得期望的背压，进而提高涡旋式压缩机的工作效率。

附图说明

提供说明书附图以帮助阅读者更透彻地理解本公开，其中：

图1是涡旋式压缩机的主要构件的分解透视图；

图2是图1所示的主要构件组装在一起的透视图；以及

图3是根据本公开的一个实施例的背压调节装置的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本公开进行描述。应当理解，提供具体实施例仅是出于便于透彻理解本公开的目的，而不旨在限制本公开。因此，以下实施例只是示例性的，并且本公开的保护范围仅由所附权利要求限定。

图3是根据本公开的一个实施例的背压调节装置的示意图。该背压调节装置用于取代现有背压系统中从压缩腔或排出腔通向背压腔的节流孔，而现有背压系统中从背压腔通向吸入腔的节流孔仍然是存在的。

如图所示，所述背压调节装置包括壳体1、分隔件2、阀体3、弹簧4、可变形膜片5以及顶杆6等构件。

具体地，所述壳体1在其第一端部1a处封闭，并且在其第二端部1b处敞开。优选地，所述壳体1可以具有圆柱形或棱柱形形状，然而，本领域技术人员将理解，所述壳体1可以具有适用于本公开的任何其他形状。

所述分隔件2可以是固定在所述壳体1内的板状构件，其将所述壳体1的内部空间分隔为第一部分11和第二部分12。所述分隔件2在其中具有孔口21，以实现所述第一部分11和所述第二部分12之间的流体连通。优选地，所述孔口21位于所述分隔件2的中心。

所述阀体3通过弹簧4安装在所述第一部分11内，并且其被配置为与所述分隔件2的孔口21相配合，以控制其开口面积。所述弹簧4的一端固定安装在所述壳体1的第一端部1a上，另一端固定安装在所述阀体3上。

所述可变形膜片5安装在所述壳体1的第二端部1b处以封闭所述第二端部1b，并且所述可变形膜片5在内侧结合有顶杆6。所述顶杆6的末端抵接所述阀体3。优选地，所述可变形膜片5为可弹性变形的膜片弹簧。

所述壳体1的内部空间的第一部分11与涡旋式压缩机的背压腔7流体连通，所述第二部分12与涡旋式压缩机的排出腔9流体连通，并且所述壳体1在所述第二端部1b处与涡旋式压缩机的吸入腔8连接。其中，所述可变形膜片5被配置为感测所述第二部分12与所述吸入腔8之间的压差，即感测所述排出腔9与所述吸入腔8之间的压差，并基于该压差上下变形，从而带动顶杆6上下运动。由此，所述阀体3在所述弹簧4和所述顶杆6的共同作用下上下运动，以在使所述分隔件2的孔口21保持打开的同时调节其开口面积(即开度)，进而调节从所述排出腔9到所述背压腔7的流体流量。然而，所述阀体3的驱动方式并不限于此。例如，所述背压调节装置可以不包括弹簧4。此时，所述阀体3可与所述顶杆6固定连接，从而直接随着所述顶杆6的上下运动而上下运动，进而调节所述孔口21的开口面积。应当理解，根据本公开的背压调节装置还可以采用任何其它合适的驱动阀体3的机构，只要使得在所述可变形膜片5随着两侧压差的变化上下变形时，所述阀体3能随着其上下运动即可。

下面对图3中所示的背压调节装置的工作过程进行简要说明。当涡旋式压缩机以较低转速运行时，所述排出腔9与吸入腔8之间的压差较小，由此导致可变形膜片5向下的形变较小，因此结合在所述可变形膜片5内侧的顶杆6将阀体3顶在较高的位置，使得所述分隔件2中的孔口21的开口面积较大，从所述排出腔9流入背压腔7中的高压工作流体的流量也就更大。当涡旋式压缩机的转速逐渐增大时，所述排出腔9与吸入腔8之间的压差增大，可变形膜片5向下的形变增大，因此阀体3在弹簧4的作用下向下运动，使得所述分隔件2中的孔口21的开口面积逐渐变小，从所述排出腔9流入背压腔7中的高压工作流体的流量也变小。以这种方式，当涡旋式压缩机在高排出压力下运行时，可以相对地减小从排出腔9到背压腔7的工作流体流量，使得背压腔7中的压强不至于上升得过高，以避免因摩擦而带来的损耗。

与现有技术相比，根据本公开的涡旋式压缩机能够根据排出腔9和吸入腔8之间的压差来动态地调节背压腔7的压强，从而改进对动涡盘背压的控制，进而提高涡旋式压缩机的工作效率。

根据本公开的一个优选实施例，所述阀体3为针阀，以实现对所述分隔件2的孔口21的开口面积的连续细微调节。然而，本领域技术人员将理解，所述阀体3可以采用适用于本公开的任何其它形式，比如球阀等。

当所述阀体3为针阀时，所述分隔件2的孔口21优选地为锥孔，该锥孔的大径端朝向所述壳体1的内部空间的第一部分11，而小径端朝向所述壳体的内部空间的第二部分12。在这种情况下，所述分隔件2的锥孔能够与针阀的锥面相互配合。

根据本公开的一个优选实施例，所述背压调节装置还包括安装在所述壳体1的第一部分11内的止挡件10。所述止挡件10可以是固定安装在所述壳体1的内壁面上的环状构件，并且被配置为限定阀体3向下运动的极限。当涡旋式压缩机的排出腔9与吸入腔8之间的压差增大，使得阀体3向下运动到与所述止挡件10相接触时，所述分隔件2中的孔口21的开口面积最小。此时，所述孔口21仍然保持打开，并且工作流体以最小的流量从涡旋式压缩机的排出腔9流入背压腔7中。此后，即使涡旋式压缩机的排出腔9和吸入腔8之间的压差进一步增大，所述阀体3也不会继续向下运动，从而防止所述阀体3完全堵塞所述分隔件2中的孔口21而使所述背压腔7失去其功能。

通过以上描述可知，根据本公开的压力调节装置不仅能够用于根据排出腔与吸入腔之间的压差调节涡旋式压缩机的背压腔的压强，而且能够用于需要根据第一腔室与第二腔室之间的压差调节从第一腔室到第三腔室的流体流量的任何场景。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，并不用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，被冠以“第一”、“第二”或“第三”等的对象在适当的情况下可以互换。

另外，本公开中所使用的诸如“上”、“下”等的方位名词并不限于图中所示的具体实施例，而是可以随着装置或设备的定向的改变而改变。

尽管以上公开了本公开的具体实施例，但是本领域技术人员可以理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的条件下，可以进行各种修改、替换和变化。因此，本公开的范围不局限于上述具体实施例，而是仅由所附权利要求限定。

附图标记：

1’ 静涡盘

2’ 动涡盘

3’ 十字滑环

4’ 主轴

5’ 机架

6’ 吸入口

7’ 排出口

8’ 吸入腔

9’ 压缩腔

10’ 排出腔

11’ 背压腔

1 壳体

1a 第一端部

1b 第二端部

11 第一部分

12 第二部分

2 分隔件

21 孔口

3 阀体

4 弹簧

5 可变形膜片

6 顶杆

7 背压腔

8 吸入腔

9 排出腔

10 止挡件

Claims (10)

1.一种涡旋式压缩机，其包括：

吸入腔(8)，待压缩的流体从所述吸入腔(8)流入；

排出腔(9)，压缩后的流体从所述排出腔(9)流出；以及

背压腔(7)，所述背压腔(7)经由背压调节装置与所述排出腔(9)流体连通，使得压缩后的流体从所述排出腔(9)部分地流入所述背压腔(7)以进行背压调节，所述背压调节装置包括：

壳体(1)，所述壳体(1)包括第一端部(1a)和第二端部(1b)；

分隔件(2)，所述分隔件(2)将所述壳体(1)的内部空间分隔为靠近所述第一端部(1a)的第一部分(11)和靠近所述第二端部(1b)的第二部分(12)，并且所述分隔件(2)在其中具有孔口(21)；

阀体(3)，所述阀体(3)安装在所述第一部分(11)内，并且其被配置为通过改变其与所述孔口(21)的相对位置来调节所述孔口(21)的开口面积；

可变形膜片(5)，所述可变形膜片(5)以封闭方式安装在所述壳体(1)的第二端部(1b)处，

其中，所述壳体(1)的内部空间的第一部分(11)与所述背压腔(7)流体连通，第二部分(12)与所述排出腔(9)流体连通，并且所述壳体(1)在所述第二端部(1b)处与所述吸入腔(8)连接，所述可变形膜片(5)随着所述排出腔(9)与所述吸入腔(8)之间的压差的变化而上下变形，并且所述阀体(3)随着所述可变形膜片(5)的上下变形而上下运动，以改变其与所述孔口(21)的相对位置。

2.根据权利要求1所述的涡旋式压缩机，其中，所述阀体(3)通过弹簧(4)安装在所述第一部分(11)内，并且所述可变形膜片(5)在内侧结合有顶杆(6)，所述顶杆(6)抵接所述阀体(3)，所述阀体(3)在所述弹簧(4)和所述顶杆(6)的共同作用下随着所述可变形膜片(5)的上下变形而上下运动。

3.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其中，随着所述排出腔(9)与所述吸入腔(8)之间的压差增大，所述分隔件(2)的孔口(21)的开口面积变小。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的涡旋式压缩机，其中，所述阀体(3)包括针阀。

5.根据权利要求4所述的涡旋式压缩机，其中，所述分隔件(2)中的孔口(21)为锥孔，并且所述锥孔的大径端朝向所述壳体(1)的内部空间的第一部分(11)，小径端朝向所述壳体(1)的内部空间的第二部分(12)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的涡旋式压缩机，其中，所述背压调节装置还包括安装在所述壳体(1)的内部空间的第一部分(11)内的止挡件(10)，当所述阀体(3)向下运动到与所述止挡件(10)相接触时，所述孔口(21)保持打开并且其开口面积最小。

7.根据权利要求6所述的涡旋式压缩机，其中，所述止挡件(10)包括安装在所述壳体(1)的内壁面上的环状构件。

8.根据权利要求2所述的涡旋式压缩机，其中，所述弹簧(4)的一端固定安装在所述壳体(1)的第一端部(1a)上，另一端固定安装在所述阀体(3)上。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的涡旋式压缩机，其中，所述分隔件(2)包括固定安装在所述壳体(1)的内壁上的板状构件。

10.一种用于涡旋式压缩机的背压调节装置，所述背压调节装置包括：

壳体(1)，所述壳体(1)包括第一端部(1a)和第二端部(1b)；

分隔件(2)，所述分隔件(2)将所述壳体(1)的内部空间分隔为靠近所述第一端部(1a)的第一部分(11)和靠近所述第二端部(1b)的第二部分(12)，并且所述分隔件(2)在其中具有孔口(21)；

阀体(3)，所述阀体(3)安装在所述第一部分(11)内，并且其被配置为通过改变其与所述孔口(21)的相对位置来调节所述孔口(21)的开口面积；

可变形膜片(5)，所述可变形膜片(5)以封闭方式安装在所述壳体(1)的第二端部(1b)处，

其中，所述壳体(1)的内部空间的第一部分(11)与涡旋式压缩机的背压腔(7)流体连通，第二部分(12)与涡旋式压缩机的排出腔(9)流体连通，并且所述壳体(1)在所述第二端部(1b)处与涡旋式压缩机的吸入腔(8)连接，所述可变形膜片(5)随着所述排出腔(9)与所述吸入腔(8)之间的压差的变化而上下变形，并且所述阀体(3)随着所述可变形膜片(5)的上下变形而上下运动，以改变其与所述孔口(21)的相对位置。

Images