CN112780546A - 涡旋压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡旋压缩机,该涡旋压缩机包括隔板、压缩机构、容量调节装置以及密封组件。密封组件将背压腔与高压空间、低压空间隔离,密封组件与隔板之间形成第一密封部,第一密封部的密封面为柔性密封面。容量调节装置设置有可变压力室并且构造成通过改变可变压力室中的压力以建立或中断第一压缩腔与低压空间之间的连通。根据本发明的涡旋压缩机能够均衡不同负荷工况对压缩机的背压腔中的压力的要求,能够在可靠地隔离背压腔与高压空间、低压空间的同时,降低压缩机构上的轴向力,能够降低涡旋压缩机的功耗,提高系统性能,并且降低制造成本。
Description
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发明相关的背景信息,其可能并不构成现有技术。
在涡旋压缩机的运行过程中,工作流体(例如,制冷剂气体)经涡旋压缩机的进气管进入涡旋压缩机内,并且随着压缩机构的运动而进入压缩机构的压缩腔内,经压缩机构压缩后排出涡旋压缩机。为了更好地适应不同的终端负荷需求,为涡旋压缩机提供容量调节功能。目前,涡旋压缩机的容量调节技术主要包括机械旁通式容量调节技术以及变频调节技术。机械旁通式容量调节技术通过打开或遮挡设置于压缩机构中的旁通通道以实现涡旋压缩机的容量调节,具有系统成本低、可靠性高等特点,因此得到广泛应用。在各种负荷的运行工况(例如,部分负荷工况以及全负荷工况)下,均需在压缩机构中可靠地隔离高压区、中压区以及低压区,以使涡旋压缩机有效地运行。
在应用机械式旁通容量调节技术的一种涡旋压缩机中,通过在压缩机构内设置密封组件来隔离高压区、中压区以及低压区,并通过调节作用在移动构件上的作用力而使移动构件沿压缩机构的轴向运动来打开或遮挡旁通通道,以实现涡旋压缩机的容量调节。对于这种涡旋压缩机,有待对密封组件以及移动构件进行合理设计,以期均衡不同负荷工况的要求,从而进一步减小涡旋压缩机的功耗,改善涡旋压缩机的性能。
发明内容
本发明的一个目的在于解决上述问题中的至少一者。
本发明的一个方面在于提供一种涡旋压缩机,该涡旋压缩机包括:隔板,隔板将涡旋压缩机内的空间分成高压空间与低压空间;压缩机构,压缩机构包括定涡旋盘和动涡旋盘,定涡旋盘与动涡旋盘彼此配合从而限定一系列压缩腔;容量调节装置,容量调节装置包括旁通通道、调节构件,旁通通道贯穿定涡旋盘的端板,使得旁通通道的第一端开口于定涡旋盘的端板的第一侧以与一系列压缩腔中的第一压缩腔连通,并且旁通通道的第二端开口于定涡旋盘的端板的相反的第二侧并且选择性地与低压空间连通,调节构件构造成能够相对于定涡旋盘沿轴向方向移动以建立或中断第一压缩腔与低压空间之间的连通;背压腔,背压腔形成于定涡旋盘与隔板之间并且经背压通道与一系列压缩腔中的第二压缩腔连通;以及密封组件,密封组件将背压腔与高压空间、低压空间隔离。密封组件与隔板之间形成第一密封部,第一密封部的密封面为柔性密封面,容量调节装置设置有可变压力室并且构造成通过改变可变压力室中的压力以使调节构件相对于定涡旋盘沿轴向方向移动。
在一个实施方式中,在第一密封部处,密封组件的柔性的第一密封件被第一安装件压缩成抵靠隔板。
定涡旋盘形成有自端板的第二侧沿轴向延伸的筒形部,筒形部形成有外台肩部。旁通通道的第二端位于筒形部的径向外侧,背压通道的第一端开口于定涡旋盘的端板的第一侧以与第二压缩腔连通,背压通道的第二端开口于外台肩部。调节构件为环形构件,调节构件与筒形部密封地接合,并且调节构件能够相对于筒形部沿轴向方向移动。背压腔由筒形部、隔板以及调节构件共同限定。
在一个实施方式中,密封组件与隔板之间还形成有第二密封部,第二密封部位于第一密封部的径向外侧。在第二密封部处,密封组件的柔性的第二密封件被第二安装件压缩成抵靠隔板。
第二密封件被压缩在第二安装件的端部与隔板之间,并且第二密封件的至少一部分与调节构件密封接触。第二安装件的端部与隔板之间的轴向间隔为d1,调节构件的端部与隔板之间的轴向间隔为d2,优选地,d1>0.7d2。
第二安装件安装在外台肩部上,背压通道的第二端始终与背压腔连通。在一个实施例中,第二安装件经环形保持件安装在外台肩部上,环形保持件设置有自环形保持件的外周缘径向向内延伸的凹口,凹口面向背压通道的第二端。
筒形部还形成有内台肩部,第一安装件安装在内台肩部上,使得第一密封部位于筒形部的径向内侧。
在一个实施方式中,密封组件还包括环形的第二密封件和第三密封件以及彼此联接的第二安装件和第三安装件。第二密封件和第三密封件被夹置在第二安装件与第三安装件之间,并且第二密封件的内周缘与所述筒形部的外周壁形成第二密封部,第三密封件的外周缘与调节构件的内周壁形成第三密封部。
第二安装件设置有环形凸缘,环形凸缘自第二安装件的内壁径向向内延伸,第一安装件安装在环形凸缘上。
在一个实施方式中,可变压力室经电磁切换阀控制成选择性地与低压空间连通或者与背压腔连通。
当可变压力室被控制成与低压空间连通时,调节构件遮蔽旁通通道的第二端以中断第一压缩腔与低压空间之间的连通,使得涡旋压缩机以全负荷工况运行。当可变压力室被控制成与背压腔连通时,调节构件打开旁通通道的第二端以建立第一压缩腔与低压空间之间的连通,使得涡旋压缩机以部分负荷工况运行。
本发明提供了一种改进的涡旋压缩机,能够均衡不同负荷工况对压缩机的背压腔中的压力的要求,能够在可靠地隔离背压腔与高压空间、低压空间的同时,降低压缩机构上的轴向力,从而能够降低涡旋压缩机的功耗,提高系统性能,并且降低制造成本。
附图说明
以下将参照附图仅以示例方式描述本发明的实施方式。在附图中,相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示,并且附图不一定按比例绘制,并且在附图中:
图1示出了对比示例的涡旋压缩机的剖视图;
图2是图1的局部放大图,示出了在全负荷工况下的涡旋压缩机的压缩机构、密封组件以及容量调节装置的一部分;
图3是图1中的涡旋压缩机的局部剖视图,示出了在部分负荷工况下的涡旋压缩机的压缩机构、密封组件以及容量调节装置的一部分;
图4示出了图1中的涡旋压缩机的定涡旋盘的平面图;
图5示出了根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机的局部剖视图;
图6是图5的局部放大图,示出了在全负荷工况下的涡旋压缩机的压缩机构、密封组件以及容量调节装置的一部分;
图7是图5中的涡旋压缩机的局部剖视图,示出了在部分负荷工况下的涡旋压缩机的压缩机构、密封组件以及容量调节装置的一部分;
图8示出了图5中的涡旋压缩机的定涡旋盘的平面图;
图9是图5的局部放大图,示出了密封组件与隔板之间的密封;
图10示出了图5中的涡旋压缩机的密封组件的环形保持件的平面图;
图11示出了安装有电磁切换阀的压缩机构的立体图;
图12示出了沿图11中的截面线I-I剖切的剖视图;
图13和图14从不同角度示出了图11中的电磁切换阀的平面图;
图15示出了根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机的剖视图;以及
图16示出了图15中的涡旋压缩机的密封组件的剖视图。
具体实施方式
下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明、应用及用途。应当理解,在所有这些附图中,相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本发明的实施方式的构思和原理,并不一定示出了本发明各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本发明的实施方式的相关细节或结构。
在本发明的实施方式的描述中,所采用的与“上”、“下”、“左”、“右”相关的方位术语是以附图中所示出的视图的上、下、左、右位置来描述的。在涡旋压缩机的实际应用中,本文中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”的位置关系可以根据实际情况限定,这些关系是可以相互颠倒的。
图1示出了对比示例的涡旋压缩机1的剖视图。如图1所示,涡旋压缩机1包括壳体组件10以及容置在壳体组件10内的压缩机构20、隔板30(例如,消音板)。壳体组件10包括顶盖11、壳体12以及底座13,顶盖11、壳体12以及底座13彼此密封联接从而限定壳体组件10内的密封空间。隔板30将涡旋压缩机1的壳体组件10内的空间划分成高压空间VH和低压空间VL。具体地,顶盖11密封地安装至壳体12的上端,隔板30安装在压缩机构20的上方并且密封地安装至壳体组件10的内壁(顶盖11的内周壁或壳体12的内周壁或者两者),从而限定涡旋压缩机1的壳体组件10内的位于顶盖11与隔板30之间的高压空间VH,并限定壳体组件10内的位于隔板30下方的低压空间VL。
压缩机构20包括定涡旋盘21和动涡旋盘23。定涡旋盘21包括自端板211朝第一侧(图1中的下侧)延伸的叶片212以及自端板211朝相反的第二侧(图1中的上侧)延伸的筒形部213。筒形部213的上端部的径向尺寸设置成小于筒形部213的其余部分的径向尺寸,从而在筒形部23的上端部形成有外台肩部2131(请见图2和图3)。定涡旋盘21的中央设置有排气口214,排气口214贯穿端板211和筒形部213,并且排气口214设置成在端板211中具有较小的直径并且在筒形部213中具有较大的直径。动涡旋盘23包括自其端板231朝一侧(图1中的上侧)延伸的叶片232。动涡旋盘23适于相对于定涡旋盘21平动,使得动涡旋盘23的叶片232与定涡旋盘21的叶片212配合从而在动涡旋盘23与定涡旋盘21之间限定一系列压缩腔。在涡旋压缩机1的运行过程中,随着压缩机构20的压缩运动,工作流体(例如,制冷剂气体)从涡旋压缩机1的进气接口14进入壳体组件10内,并进入压缩机构20内的压缩腔,经压缩后的工作流体(例如,高压制冷剂气体)从定涡旋盘21的排气口214排出压缩机构20,进入涡旋压缩机1的壳体组件10内的高压空间VH,并经排气端口15离开涡旋压缩机1。
涡旋压缩机1还设置有容量调节装置M。该容量调节装置M包括旁通通道41、环形的调节构件42以及安装件43。旁通通道41形成于定涡旋盘21内,贯穿定涡旋盘21的端板211,旁通通道41的第一端(图1中的下端)开口于定涡旋盘21的端板211的第二侧(下侧)以与压缩机构20的一系列压缩腔中的压力为P1的第一压缩腔(例如,第一中压腔)C1连通,旁通通道41的第二端(图1中的上端)开口于定涡旋盘21的端板211的第一侧并且选择性地与低压空间VL连通。安装件43安装至定涡旋盘21。调节构件42与定涡旋盘21和安装件43密封地安装,并且设置成能够相对于定涡旋盘21和安装件43沿压缩机构20的轴向方向O移动,以选择性地打开或遮蔽旁通通道41的第二端,建立或中断第一压缩腔C1与低压空间VL之间的连通,从而实现涡旋压缩机1的容量调节。
图2和图3示出了图1中的涡旋压缩机1的局部剖视图,示出了不同负荷工况下的涡旋压缩机1的容量调节装置以及密封组件S。环形的调节构件42包括第一部分421和围绕第一部分421的第二部分422。第一部分421具有平坦的底表面。第一部分421位于旁通通道41的正上方,并且密封环44经固定构件45安装在第一部分421上。密封环44被夹置在固定构件45与第一部分421之间,并且密封环44的径向内边缘与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁密封地接合,以提供第一部分421上方的空间与下方的空间之间的密封。调节构件42能够相对于筒形部213沿轴向方向O移动,使得第一部分421选择性地打开或遮蔽旁通通道41的第二端。第二部分422自第一部分421的外周缘沿轴向方向O向上并且沿径向向外延伸,从而在筒形部213的外周壁与第二部分422之间形成开口朝向隔板30的第一环形凹部,并且第二部分422中形成开口朝向定涡旋盘21的端板211的第二环形凹部。第一环形凹部的下端通过密封环44与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁的密封接合而被密封。密封组件S安装在下端被密封的第一环形凹部中,在隔板30、定涡旋盘21以及调节构件42之间提供密封,从而在第一环形凹部中形成背压腔B。密封组件S包括第一密封件51、第二密封件52、第三密封件53以及第一安装件54,第一密封件51与第一安装件54彼此接合(例如,铆接),并且将第二密封件52和第三密封件53夹置在两者之间。第一密封件51的上端部抵靠隔板30以形成第一密封部,从而隔离涡旋压缩机1内的高压空间VH与低压空间VL。第二密封件52的内周缘抵靠定涡旋盘21的筒形部213以形成第二密封部,并且第三密封件53的外周缘抵靠调节构件42的第二部分422以形成第三密封部,从而在筒形部21的外周壁与第二部分422之间的第一环形凹部中形成背压腔B,该背压腔B与形成于定涡旋盘21中的背压通道(未示出)连通。该背压通道的第一端(下端)216(仅在图4中示出)与压缩机构20的一系列压缩腔中的压力为P2的第二压缩腔(例如,第二中压腔)连通,从而为背压腔B提供背压压力(即,压力P2)。图4示出了涡旋压缩机1的从定涡旋盘21的叶片212侧观察的定涡旋盘21的平面图,示出了背压通道的第一端216以及旁通通道41的第一端411。为了防止背压通道被调节构件42的第一部分421遮蔽,该背压通道至少部分地形成于定涡旋盘21的筒形部213中,使得该背压通道的第二端(上端,未示出)从筒形部213的外台肩部2131露出。
安装件43密封地安装在调节构件42的第二部分422中的第二环形凹部内并且安装在定涡旋盘21的端板211上,环形密封件46安装在安装件43上,环形密封件46抵靠第二环形凹部的侧壁,从而在第二环形凹部内形成环形的可变压力室D。环形的可变压力室D可以选择性地与压缩机构20内的低压空间VL或背压腔B连通,以改变可变压力室D中的压力P3。当可变压力室D与低压空间VL连通时,可变压力室D中的压力P3为较低的进气压力,使得作用于调节构件42上的向上的力的合力不足以克服作用于调节构件42上的向下的合力,调节构件42向下移动成使得调节构件42的第一部分421搁置在定涡旋盘21的端板211的表面上,从而遮挡旁通通道41,如图2所示。此时,第一压缩腔C1与低压空间VL之间的连通被中断,涡旋压缩机1以全负荷工况运行。作用于调节构件42上的向上的合力包括旁通通道41作用于调节构件42上的向上的力、低压空间VL作用于调节构件42上的向上的力以及可变压力室D作用于调节构件42上的向上的力。作用于调节构件42上的向下的合力包括调节构件42自身的重力、低压空间VL作用于调节构件42上的向下的力以及背压腔B作用于调节构件42上的向下的力。当可变压力室D与背压腔B连通时,可变压力室D中的压力P3为背压腔B中的背压压力(压力P2),作用于调节构件42上的向上的力的合力能够克服作用于调节构件42上的向下的合力,调节构件42相对于定涡旋盘21和安装件43以及环形密封件46沿轴向方向O向上移动离开定涡旋盘21的端板211,以打开旁通通道41,如图3所示。此时,第一压缩腔C1与低压空间VL连通,涡旋压缩机1以部分负荷运行。
在涡旋压缩机1中,密封组件S为浮动密封圈设计,密封组件S与隔板30之间的第一密封部为金属接触面。在涡旋压缩机1的运行过程中,为了可靠地隔离高压空间VH与低压空间VL,该第一密封部的接触力需设置得较大。在部分负荷工况下,为了在第一密封件51与隔板30之间的第一密封部处提供可靠的密封以隔离高压空间VH与低压空间VL,往往需要将背压腔B中的背压压力(压力P2)设置为较高,并因此需要将与背压腔B连通的背压通道的第一端216设置成更靠近定涡旋盘21的叶片212的中心区域,如图4所示。然而,当涡旋压缩机1以全负荷工况运行时,往往希望背压腔B中的背压压力(压力P2)较低以减小压缩机构20的轴向力,从而减小涡旋压缩机1的功耗,确保系统性能。因此,对涡旋压缩机1的背压腔B中的压力的要求在部分负荷工况下与在全负荷工况下存在明显的差异。另外,由于第一密封件51与隔板30之间的第一密封部隔离高压空间VH与低压空间VL,该密封部两侧的压差较大,也进一步要求将背压腔B中的背压压力(压力P2)设置得较高,使得不同负荷工况对于背压腔B中的背压压力(压力P2)的要求的差异进一步扩大。另外,上述密封组件S的各部件本身的制造以及加工的要求也较严格,成本较高。并且金属密封面也存在易于生锈的问题。
因此,需要对涡旋压缩机的密封组件与容量调节装置进行改进,以均衡不同工况对背压腔中的压力的要求,在保证密封的情况下,尽可能降低涡旋压缩机的轴向力,减小压缩机功耗,提高系统性能,并且降低制造成本。
鉴于上述问题,本发明人提出了一种改进的涡旋压缩机,通过合理设计容量调节装置以及设置在容量调节装置与定涡旋盘、隔板之间的密封组件,有利地缓和了不同负荷工况对背压腔的压力的要求之间的差异,能够在保证可靠的密封的同时,降低涡旋压缩机在全负荷工况下的轴向力,减小压缩机功耗,提高系统性能,并且能够降低制造成本。下面将结合附图说明根据本发明的涡旋压缩机。
图5至图7示出了根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100的局部剖视图,其中,图6和图7分别示出了在不同负荷工况下的涡旋压缩机100的压缩机构20、隔板30、容量调节装置M1以及安装在这些部件之间的密封组件S1。根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100与对比示例的涡旋压缩机1在容量调节装置以及密封组件的设计方面有所不同,其余方面大体相同。在附图中,与对比示例的涡旋压缩机1相同的元件用相同的附图标记表示,并且不再重复说明。以下仅说明根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100与对比示例的涡旋压缩机1之间的区别。
如图5至图7所示,涡旋压缩机100的容量调节装置M1包括旁通通道71、环形的调节构件72以及安装件73。旁通通道71形成于定涡旋盘21中,贯穿定涡旋盘21的端板211,旁通通道71的第一端(图5至图7中的下端)711开口于定涡旋盘21的端板211的第一侧(图中的下侧)以与压缩机构20的一系列压缩腔中的压力为P1的第一压缩腔(例如,第一中压腔)C1连通,旁通通道71的第二端(图5至图7中的上端)开口于定涡旋盘21的端板211的第二侧(图中的上侧)并且选择性地与涡旋压缩机100内的低压空间VL连通。调节构件72的第一部分721位于旁通通道71的第二端的正上方,并且密封环74经固定构件75安装在第一部分721上。密封环74被夹置在固定构件75与第一部分721之间,并且密封环74的径向内边缘与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁密封地接合,以提供第一部分721上方的空间与下方的空间之间的密封。调节构件72能够相对于定涡旋盘21的筒形部213沿轴向方向移动,使得第一部分721选择性地打开或遮蔽旁通通道71的第二端。调节构件72的第二部分722自第一部分721的外周缘沿径向向外并且沿轴向向上延伸,在定涡旋盘21的筒形部213的外周壁与调节构件72的第二部分722之间形成开口朝向隔板30的第一环形凹部,并且在第二部分722中形成开口朝向定涡旋盘21的端板211的第二环形凹部。第一环形凹部的下端通过密封环74与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁的密封接合而被密封。然而,本发明不限于此,在本发明的其他示例中,在调节构件72的第一部分721具有足够的厚度的情况下,可以在调节构件72的第一部分721的径向内端面与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁之间设置密封件,例如,在调节构件72的第一部分721的径向内端面中设置环形槽并将环形密封件设置于该环形槽中,以使调节构件72的第一部分721的径向内端面与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁密封地接合。
密封组件S1安装在下端被密封的第一环形凹部中,在隔板30、定涡旋盘21以及调节构件72之间提供密封,从而在第一环形凹部中形成背压腔B1。密封组件S1采用平顶式密封圈设计,包括第一密封件61、第二密封件62、第一安装件63以及第二安装件64。第一密封件61和第二密封件62均为柔性密封件,第一安装件62和第二安装件64均为压缩弹簧。第一密封件61安装在定涡旋盘21的筒形部213与隔板30之间,第一安装件63将第一密封件61抵靠在隔板30上形成第一密封部,并且第一密封件61的至少一部分抵靠在筒形部213的内壁上。定涡旋盘21的筒形部213的上端还形成有内台肩部2132,第一安装件63安装在该内台肩部2132上,使得第一密封件61与隔板30之间的第一密封部位于筒形部213的径向内侧。第二密封件62安装在隔板30与调节构件72之间,第二安装件64将第二密封件62抵靠在隔板30上形成第二密封部,第二密封部位于第一密封部的径向外侧,并且第二密封件62的至少一部分抵靠在调节构件72的第二部分722上,从而在定涡旋盘21的筒形部213的外周壁与调节构件72的第二部分722之间的第一环形凹部中形成背压腔B1。背压腔B1经形成于定涡旋盘21中的背压通道215与压缩机构20的一系列压缩腔中的压力为P2的第二压缩腔(例如,第二中压腔)C2连通。背压通道215的第一端(下端)2152从定涡旋盘21的端板211的下表面露出,与第二压缩腔C2连通,背压通道215的第二端(上端)2151从定涡旋盘21的筒形部213的外台肩部2131露出。图8示出了涡旋压缩机100的从定涡旋盘21的叶片212侧观察的定涡旋盘21的平面图,示出了背压通道215的第一端2152以及旁通通道71的第一端711。
安装件73密封地安装在调节构件72的第二部分722的第二环形凹部中并且安装在定涡旋盘21的端板211上,环形密封件76安装在安装件73上,环形密封件76抵靠第二环形凹部的侧壁,从而在第二环形凹部内限定环形的可变压力室D1。可变压力室D1选择性地与压缩机构20内的低压空间VL连通,或者与背压腔B1连通,以改变可变压力室D1中的压力P3。当可变压力室D1与低压空间VL连通时,可变压力室D1中的压力P3为较低的进气压力,作用于调节构件72上的向上的力的合力不足以克服作用于调节构件72上的向下的合力,调节构件72相对于定涡旋盘21和安装件73以及环形密封件76沿轴向方向向下移动成使得调节构件72的第一部分721搁置在定涡旋盘21的端板211的表面上,从而遮挡旁通通道71,如图6所示。此时,第一压缩腔C1与低压空间VL之间的连通被中断,涡旋压缩机100以全负荷工况运行。作用于调节构件72上的向上的合力包括旁通通道71作用于调节构件72上的向上的力、低压空间VL作用于调节构件72上的向上的力以及可变压力室D1作用于调节构件72上的向上的力。作用于调节构件72上的向下的合力包括调节构件72自身的重力、低压空间VL作用于调节构件72上的向下的力以及背压腔B1作用于调节构件72上的向下的力。当可变压力室D1与背压腔B1连通时,可变压力室D1中的压力P3为背压腔B1中的背压压力(压力P2),作用于调节构件72上的向上的力的合力能够克服作用于调节构件72上的向下的合力,调节构件72相对于定涡旋盘21和安装件73沿轴向方向向上移动离开定涡旋盘21的端板211,以打开旁通通道71,如图7所示。此时,第一压缩腔C1与低压空间VL连通,涡旋压缩机1以部分负荷运行。
图9示出了图7的局部放大图,示出了密封组件S1的第二密封件62与隔板30以及调节构件72之间的安装。如图9所示,第二安装件64将第二密封件62抵靠在隔板30上以及调节构件72的第二部分722上。第二密封件62被压缩在第二安装件64的顶部与隔板30之间,并且第二密封件62的至少一部分与调节构件72的第二部分密封接触。第二安装件64的顶部与隔板30之间的轴向间隔(即,第二密封件62在压缩状态下的厚度)为d1,调节构件72的第二部分722的顶部与隔板30之间的轴向间隔为d2。为了防止第二密封件62被吹出背压腔B1,将d1和d2设计成满足以下关系:d1>0.7d2。另外,第二密封件62在未压缩状态下的厚度设置成大于第二安装件64的顶部与隔板30之间的轴向间隔d1,使得当第二密封件62在第二安装件64与隔板30之间安装就位时处于压缩状态,从而保证密封。
第二安装件64安装在外台肩部2131上,背压通道215的第二端2151始终与背压腔B1连通。在本示例中,为了防止第二安装件64在安装至定涡旋盘21的筒形部213的外台肩部2131上时遮蔽背压通道215的第二端2151,第二安装件64经环形保持件65安装至定涡旋盘21的外台肩部21上(请见图6、图7以及图9)。图10示出了环形保持件65的平面图,环形保持件65设置有凹口651,凹口651自环形保持件65的外周缘径向向内延伸。当环形保持件65安装在定涡旋盘21的外台肩部21上时,凹口651位于背压通道215的第二端2151的正上方并且面向背压通道215的第二端2151,从而使背压腔B1始终与背压通道215保持连通。凹口651可穿透环形保持件65的整个厚度,或者可以自环形保持件65的一侧表面在环形保持件65的厚度方向上延伸但不穿透环形保持件65。然而,本发明不限于此,在第二安装件64的环形下端部具有足够的径向尺寸并且能够保证足够的刚度的情况下,也可以不设置环形保持件65,而在第二安装件64的环形下端部设置与背压通道215的上端2151正对的通孔或者槽,以使背压腔B1始终与背压通道215保持连通。
在涡旋压缩机100中,可变压力室D1经电磁切换阀80选择性地与低压空间VL连通或者与背压腔B1连通,从而使得可变压力室D1中的压力P3为进气压力或者为较高的背压压力(压力P2)。图11示出了电磁切换阀80与压缩机构20安装在一起的立体图,图12示出了沿图11中的截面线I-I剖切的剖面图。如图11和图12所示,电磁切换阀80经第一组螺钉T1安装至调节构件72的外周壁。
图13和图14示出了电磁切换阀80的示意图。电磁切换阀80为两位三通电磁阀,电磁切换阀80包括彼此联接的第一阀体部分81、第二阀体部分82以及控制管线83。第一阀体部分81具有第一表面81A、第二表面81B以及第三表面81C。第一表面81A设置有第一组安装孔H1,第一组螺钉T1分别穿过第一表面81A上的第一组安装孔H1以将第一阀体部分81安装至调节构件72的第二部分722的外周壁。第二表面81B设置有第二组安装孔H2,第二组螺钉(未示出)穿过第二阀体部分82并拧入第一阀体部分81的第二表面81B上的第二组安装孔H2,以将电磁切换阀80的第一阀体部分81与第二阀体部分82彼此联接。第一阀体部分81内设置有第一入口通道811、第二入口通道814以及出口通道817。第一入口通道811的第一端口812开口于第三表面81C,与低压空间VL连通,第一入口通道811的第二端口813开口于第二表面81B。第二入口通道814的第一端口815开口于第一表面81A,经调节构件72上的第一通孔(未示出)与背压腔B1连通,并因此与压缩机构20的第二压缩腔C2连通。第二入口通道814的第二端口816开口于第二表面81B。出口通道817的第一端口818开口于第二表面81B,出口通道817的第二端口819开口于第一表面81A,经调节构件72上的第二通孔(未示出)与可变压力室D1连通。电磁切换阀80的阀芯(未示出)被控制成使出口通道817选择性地与第一入口通道811连通,或者与第二入口通道814连通。当出口通道817与第一入口通道811连通时,可变压力室D1中的压力P3为进气压力。当出口通道817与第二入口通道814连通时,可变压力室D1中的压力P3等于背压腔B1中的背压压力(压力P2)。然而,本发明不限于此,可变压力室D1中的压力P3不必等于背压腔B1中的背压压力(压力P2)。在根据本发明的其他实施例中,可以将电磁切换阀80的第二入口通道814设置成与压缩机构20的一系列压缩腔中的其他中压腔连通,而不与背压腔B1连通。
以上结合图5至图14介绍了根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100。在根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100中,密封组件S1采用平顶式密封圈的设计,密封组件S1与隔板30之间形成第一密封部和第二密封部,并且第一密封部和第二密封部的密封面均为柔性密封面,从而能够降低对各密封面的接触力的要求,可以将背压腔B1中的压力设计成较小。因此,与对比示例的涡旋压缩机1相比,如对比图4和图8可知,背压通道215的第二端2152可以设置成更靠近定涡旋盘21的叶片212的外周,从而使背压压力(压力P2)较小。通过这种设置,可以减小涡旋压缩机100在全负荷工况下运行时的压缩机构20中的轴向力,能够缓和不同负荷工况对背压腔B1中的压力的要求之间的差异,并且可以减小功耗,提高系统性能。并且,相比于对比示例的涡旋压缩机1中的密封组件S,根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100的密封组件S1自身的制造和加工难度较低,能够降低制造成本。
第一密封件61与隔板30之间的第一密封部隔离涡旋压缩机100内的高压空间VH与背压腔B1(中压空间),第二密封件62与隔板30之间的第二密封部隔离涡旋压缩机100内的背压腔B1(中压空间)与低压空间VL。在涡旋压缩机100中不存在高压空间VH与低压空间VL之间的直接泄漏通道。因此,这种设计本身也能够降低各密封部对接触力的要求,从而有助于将背压腔B1中的背压压力(压力P2)设置成较小,有利于缓和不同负荷工况对背压腔B1中的背压压力(压力P2)的要求之间的差异。
另外,在根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100中,第一密封件61设置在定涡旋盘21的筒形部213的径向内侧,因此可以将背压腔B1的垂直于压缩机构20的轴向方向的横截面面积设置成较小。由于横截面面积减小,即使在背压腔B1中的背压压力(压力P2)不变的情况下,也可以减小压缩机构20上的轴向力。因此,这种设置优化了背压腔B1的设计,进一步有利于减小压缩机构20上的轴向力。
并且,通过采用第一安装件63将第一密封件61抵靠在隔板30上以及定涡旋盘21的筒形部213上,采用第二安装件64将第二密封件62抵靠在隔板30上以及调节构件72上,有助于保持背压腔B1的密封,并且通过带有凹口651的环形保持件65将第二安装件64安装在定涡旋盘21的外台肩部2131上,有助于保持背压腔B1与背压通道215的连通,以便在背压腔B1中建立背压压力,并因此有利于可变压力室D1的压力调节。
下面将结合图15和图16对根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机200进行说明。根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机200与图1至图4中所示的涡旋压缩机1以及图5至图14中所示的涡旋压缩机100在容量调节装置以及密封组件的设计方面有所不同,其余方面基本相同。因此,在附图中仅示出了不同之处,并且与涡旋压缩机1、涡旋压缩机100相同的元件用相同的附图标记表示,在下文中将主要描述不同之处,而对于相同部分将不再重复描述。
图15示出了涡旋压缩机200的剖视图。如图15所示,涡旋压缩机200的容量调节装置M2具有与对比示例的涡旋压缩机1的容量调节装置M类似的结构,包括旁通通道41、调节构件42以及安装件43。图16示出了涡旋压缩机200的密封组件S2。如图16所示,密封组件S2包括第一密封件91、第二密封件92、第三密封件93、第一安装件94、第二安装件95以及第三安装件96。第二密封件92、第三密封件93以及第三安装件96分别具有与对比示例的涡旋压缩机1的密封组件S的第二密封件52、第三密封件53以及第一安装件54相同的构造。第二安装件95与对比示例的涡旋压缩机1的密封组件S的第一密封件51大体相同,区别在于第二安装件95设置有自第二安装件95的内壁径向向内延伸的环形凸缘951,并且第二安装件95的上端部不提供与隔板30之间的密封。第一密封件91为柔性密封件,第一安装件94为压缩弹簧,其下端安装在第二安装件95的环形凸缘951上,其上端将第一密封件91抵靠在隔板30上形成第一密封部,并且第一密封件91被夹置在隔板30与定涡旋盘21的筒形部213的上端部之间,第一密封部提供涡旋压缩机200内的高压空间VH与低压空间VL之间的密封。第二安装件95与第三安装件96彼此联接并将第二密封件92和第三密封件93夹置在两者之间。第二密封件92的内周缘与定涡旋盘21的筒形部213的外周壁形成第二密封部,第二密封部隔离高压空间VH与背压腔B2。第三密封件93的外周缘与调节构件42的第二部分422形成第三密封部,第三密封部隔离背压腔B2与低压空间VL。第一密封部的密封面为柔性密封面,与对比示例的涡旋压缩机1相比,能够减小该密封部所需的接触力,能够将背压腔B2中的背压压力(压力P2)设置得较小,从而能够降低在全负荷工况下压缩机构20上的轴向力,降低功耗,能够均衡不同负荷运行工况对背压腔B2中的背压压力(压力P2)的要求,提高系统性能,能够实现与上述根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100类似的技术效果。并且,与根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机100相比,根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机200在对比示例的涡旋压缩机1的基础上进行较少的改动。
在此,已详细描述了本发明的示例性实施方式,但是应该理解的是,本发明并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本发明的主旨和范围的情况下,本领域的技术人员能够对本发明进行各种变型和变体。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 (11)
1.一种涡旋压缩机(100、200),其特征在于,所述涡旋压缩机(100、200)包括:
隔板(30),所述隔板(30)将所述涡旋压缩机(100、200)内的空间分成高压空间(VH)与低压空间(VL);
压缩机构(20),所述压缩机构(20)包括定涡旋盘(21)和动涡旋盘(23),所述定涡旋盘(21)与所述动涡旋盘(23)彼此配合从而限定一系列压缩腔;
容量调节装置(M1、M2),所述容量调节装置(M1、M2)包括旁通通道(71、41)、调节构件(72、42),所述旁通通道(71、41)贯穿所述定涡旋盘(21)的端板(211),使得所述旁通通道(71、41)的第一端(711)开口于所述定涡旋盘(21)的端板(211)的第一侧以与所述一系列压缩腔中的第一压缩腔(C1)连通,并且所述旁通通道(71、41)的第二端开口于所述定涡旋盘(21)的端板(211)的相反的第二侧并且选择性地与所述低压空间(VL)连通,所述调节构件(72、42)构造成能够相对于所述定涡旋盘(21)沿轴向方向(O)移动以建立或中断所述第一压缩腔(C1)与所述低压空间(VL)之间的连通;
背压腔(B1、B2),所述背压腔(B1、B2)形成于所述定涡旋盘(21)与所述隔板(30)之间并且经背压通道(215)与所述一系列压缩腔中的第二压缩腔(C2)连通;以及
密封组件(S1、S2),所述密封组件(S1、S2)将所述背压腔(B1、B2)与所述高压空间(VH)、所述低压空间(VL)隔离,
其中,所述密封组件(S1、S2)与所述隔板(30)之间形成第一密封部,所述第一密封部的密封面为柔性密封面,所述容量调节装置(M1、M2)设置有可变压力室(D1、D2)并且构造成通过改变所述可变压力室(D1、D2)中的压力以使所述调节构件(72、42)相对于所述定涡旋盘(21)沿所述轴向方向(O)移动。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机(100、200),其中,在所述第一密封部处,所述密封组件(S1、S2)的柔性的第一密封件(61、91)被第一安装件(63、93)压缩成抵靠所述隔板(30)。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机(100、200),其中,所述定涡旋盘(21)形成有自所述端板(211)的所述第二侧沿轴向延伸的筒形部(213),所述筒形部(213)形成有外台肩部(2131),
其中,所述旁通通道(71)的所述第二端位于所述筒形部(213)的径向外侧,所述背压通道(215)的第一端(2152)开口于所述定涡旋盘(21)的所述端板(211)的第一侧以与所述第二压缩腔(C2)连通,所述背压通道(215)的第二端(2151)开口于所述外台肩部(2131),所述调节构件(72、42)为环形构件,所述调节构件(72、42)与所述筒形部密封地接合,并且所述调节构件(72、42)能够相对于所述筒形部(213)沿所述轴向方向(O)移动,所述背压腔(B1、B2)由所述筒形部(213)、所述隔板(30)以及所述调节构件(72、42)共同限定。
4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机(100),其中,所述密封组件(S1)与所述隔板(30)之间还形成有第二密封部,所述第二密封部位于所述第一密封部的径向外侧,在所述第二密封部处,所述密封组件(S1)的柔性的第二密封件(62)被第二安装件(64)压缩成抵靠所述隔板(30)。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机(100),其中,所述第二密封件(62)被压缩在所述第二安装件(64)的端部与所述隔板(30)之间,并且所述第二密封件(62)的至少一部分与所述调节构件(72)密封接触,所述第二安装件(64)的所述端部与所述隔板(30)之间的轴向间隔为d1,所述调节构件(72)的端部与所述隔板(30)之间的轴向间隔为d2,其中:d1>0.7d2。
6.根据权利要求4所述的涡旋压缩机(100),其中,所述第二安装件(64)经环形保持件(65)安装在所述外台肩部(2131)上,所述环形保持件(65)设置有自所述环形保持件(65)的外周缘径向向内延伸的凹口(651),所述凹口(651)面向所述背压通道(215)的所述第二端(2151)。
7.根据权利要求4所述的涡旋压缩机(100),其中,所述筒形部(213)还形成有内台肩部(2132),所述第一安装件(63)安装在所述内台肩部(2132)上,使得所述第一密封部位于所述筒形部(213)的径向内侧。
8.根据权利要求3所述的涡旋压缩机(200),其中,所述密封组件(S2)还包括环形的第二密封件(92)和第三密封件(93)以及彼此联接的第二安装件(95)和第三安装件(96),所述第二密封件(92)和第三密封件(93)被夹置在所述第二安装件(95)与所述第三安装件(96)之间,并且所述第二密封件(92)的内周缘与所述筒形部(213)的外周壁形成第二密封部,所述第三密封件(93)的外周缘与所述调节构件(42)的内周壁形成第三密封部。
9.根据权利要求8所述的涡旋压缩机(200),其中,所述第二安装件(95)设置有环形凸缘(951),所述环形凸缘自所述第二安装件(95)的内壁径向向内延伸,所述第一安装件(94)安装在所述环形凸缘(951)上。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的涡旋压缩机(100、200),其中,所述可变压力室(D1、D2)经电磁切换阀(80)控制成选择性地与所述低压空间(VL)连通或者与所述背压腔(B1、B2)连通。
11.根据权利要求10所述的涡旋压缩机(100、200),其中,当所述可变压力室(D1、D2)被控制成与所述低压空间(VL)连通时,所述调节构件(72、42)遮蔽所述旁通通道(71、41)的所述第二端以中断所述第一压缩腔(C1)与所述低压空间(VL)之间的连通,使得所述涡旋压缩机(100、200)以全负荷工况运行;
当所述可变压力室(D1、D2)被控制成与所述背压腔(B1、B2)连通时,所述调节构件(72、42)打开所述旁通通道(71、41)的所述第二端以建立所述第一压缩腔(C1)与所述低压空间(VL)之间的连通,使得所述涡旋压缩机(100、200)以部分负荷工况运行。
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