CN114294223A - 涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器，其中的涡旋压缩机浮动背压结构，包括曲轴、动涡旋盘、上支架，动涡旋盘具有动盘轴承座，曲轴具有的曲轴偏心部可旋转地插装于动盘轴承座内，上支架上构造有套筒配合孔，还包括平衡套筒，平衡套筒具有内孔及外圆，其中，动盘轴承座可旋转地插装于内孔中，平衡套筒可旋转地插装于套筒配合孔内，外圆的圆心与曲轴的旋转中心重合且内孔的圆心与外圆的圆心不重合，平衡套筒的轴向端面上具有密封圈，密封圈的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，径向外侧区域具有第二压力的冷媒，第一压力大于第二压力。根据本发明，提升了动盘运动的稳定性，避免端面泄漏，提升压缩机性能。

Description

涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器

技术领域

本发明属于压缩机制造技术领域，具体涉及一种涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器。

背景技术

涡旋压缩机由密闭壳体、静涡旋盘、动涡旋盘、支架、偏心曲轴、防自转机构和电机构成。动、静涡旋盘的型线均是螺旋形，动涡旋盘相对静涡旋盘偏心并相差180°安装，于是在动、静涡旋盘间形成了多个月牙形空间。动涡旋盘以静涡旋盘的中心为旋转中心并以一定的旋转偏心半径作无自转的回转平动，外圈月牙形空间不断向中心移动，此时，冷媒被逐渐推向中心空间，其容积不断缩小而压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体，完成压缩过程。

涡旋压缩机运行时压缩腔内气体力使涡旋盘分离和倾覆，引起轴向间隙增大产生冷媒泄漏。

发明内容

因此，本发明提供一种涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器，提升了动盘运动的稳定性，避免端面泄漏，提升压缩机性能。

为了解决上述问题，本发明提供一种涡旋压缩机浮动背压结构，包括曲轴、动涡旋盘、上支架，所述动涡旋盘具有动盘轴承座，所述曲轴具有的曲轴偏心部可旋转地插装于所述动盘轴承座内，所述上支架上构造有套筒配合孔，还包括平衡套筒，所述平衡套筒具有内孔及外圆，其中，所述动盘轴承座可旋转地插装于所述内孔中，所述平衡套筒可旋转地插装于所述套筒配合孔内，所述外圆的圆心与所述曲轴的旋转中心重合且所述内孔的圆心与所述外圆的圆心不重合，所述平衡套筒朝向所述动涡旋盘的轴向端面为第一轴向端面，所述第一轴向端面上具有第一密封圈，所述第一密封圈的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第一密封圈的径向外侧区域具有第二压力的冷媒，所述第一压力大于所述第二压力。

在一些实施方式中，所述第二压力的冷媒由静涡旋盘与所述动涡旋盘之间形成的中间压缩腔处引入。

在一些实施方式中，所述静涡旋盘上构造有静盘中压流道，所述静盘中压流道与所述中间压缩腔连通，所述动涡旋盘上构造有动盘中压流道，所述动盘中压流道与所述密封圈的径向外侧区域连通，且所述动盘中压流道与所述静盘中压流道能够连通。

在一些实施方式中，所述静盘中压流道具有静盘引流出口，所述静盘引流出口形成沉孔，所述动盘中压流道具有动盘引流入口，伴随所述动涡旋盘的公转平动，所述动盘引流入口能够与所述沉孔连通或者截断。

在一些实施方式中，所述第一轴向端面上构造有套筒密封圈槽，所述第一密封圈装设于所述套筒密封圈槽中。

在一些实施方式中，所述平衡套筒背离所述动涡旋盘的轴向端面为第二轴向端面，所述第二轴向端面上具有第二密封圈，所述第二密封圈的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第二密封圈的径向外侧区域具有第二压力的冷媒。

在一些实施方式中，所述第一密封圈和/或第二密封圈具有过油切口，所述过油切口能够允许润滑油在所述第一密封圈和/或第二密封圈的径向内侧与径向外侧之间流动。

在一些实施方式中，所述第一压力为Pd，所述第二压力为Pm，所述平衡套筒的自身重力为G，所述第一密封圈的外圆周所涵盖的面积为S1，所述第二密封圈的外圆周所涵盖的面积为S2，(S1-S2)*(Pd-Pm)＝G。

本发明还提供一种涡旋压缩机，包括上述的涡旋压缩机浮动背压结构。

本发明还提供一种空调器，包括上述的涡旋压缩机。

本发明提供的一种涡旋压缩机浮动背压结构、涡旋压缩机、空调器，所述内孔与所述动盘轴承座的外圆周壁配合，所述外圆则与所述上支架通过所述套筒配合孔配合，所述曲轴旋转通过所述曲轴偏心部驱动所述动涡旋盘公转平动，所述动涡旋盘带动所述平衡套筒旋转，由于所述平衡套筒的旋转中心与所述曲轴的旋转中心重合，所述平衡套筒套在所述动盘轴承座再结合所述曲轴偏心部三者组合在一起形成一个不偏心的圆柱体，如此在轴系上不平衡的质量只有所述动涡旋盘的基板及基板上的涡旋齿，需要平衡的运动质量得到降低，从而使所述轴系的旋转更加平稳，需要平衡块的质量可以选择的更小，减少了曲轴的变形，减小压缩机振动及噪音；另外，所述动盘轴承座之外套设的所述平衡套筒还能够支撑于所述动涡旋盘之下，能够有效降低所述动涡旋盘的倾覆几率，提升泵体运行稳定性，提高压缩机效率；平衡套筒为旋转运动状态，与动涡旋盘是随动关系，因此动涡旋盘背面的背压力合力作用点始终与动涡旋盘基板中心重合，如此使得在运转过程中消除一个使动盘倾覆的力矩，提升了动盘运动的稳定性，避免端面泄漏，提升压缩机性能。

附图说明

图1为本发明一种实施例的涡旋压缩机的结构整机纵剖面图；

图2为本发明一种实施例的涡旋压缩机浮动背压结构中的平衡套筒的立体结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3中A-A的剖面示意图；

图5为本发明的涡旋压缩机浮动背压结构的装配示意图；

图6为图1中的上支架的结构示意图；

图7为图1中的动涡旋盘的俯视图；

图8为图7的剖视图；

图9为图1中的静涡旋盘的仰视图；

图10为图9中C-C的剖视图；

图11为图1中的平衡套筒的受力示意图；

图12为图1中的上支架的内部结构示意图；

图13为第一密封圈的结构示意图；

图14为本发明实施例的涡旋压缩机浮动背压结构内压力流体的流路及动涡旋盘背压力示意图；

图15示意出了动涡旋盘的背压在与中间压力腔连通之前沉孔与动盘引流入口的相对位置关系；

图16示意出了动涡旋盘的背压在与中间压力腔连通时沉孔与动盘引流入口的相对位置关系；

图17示意出了动涡旋盘的背压在与中间压力腔连通之后沉孔与动盘引流入口的相对位置关系。

附图标记表示为：

1、涡旋压缩机；2、压缩机构；3、驱动部分；4、电机；5、静涡旋盘； 5a、静盘涡旋齿；5b、静涡旋盘排气口；5c、静涡旋盘中压引入孔；5d、静涡旋盘中压引出通道；5e、静涡旋盘中压引出孔；5f、沉孔；5g、密封销；6、动涡旋盘；6a、动盘轴承座；6b、动盘涡旋齿；6c、动盘基板；6c1、动盘基板正面；6c2、动盘基板背面；6d、动盘引流入口；7、十字滑环；8、上支架； 8a、套筒配合孔；8b、动盘支撑面；9、上盖；10、壳体；11、平衡套筒；11a、内孔；11b、外圆；11c、套筒密封圈槽；111、第一密封圈；111a、过油切口； 112、第二密封圈；12、动盘滑动轴承；12a、动盘滑动轴承内孔；13、曲轴； 13a、曲轴偏心部；13b、曲轴中心油孔；14、止推轴承；15、主轴承；16、主平衡块；17、电机转子；18、电机定子；19、副平衡块；20、副轴承盖板； 21、下支架；22、副轴承；23、回油管；24、供油机构；25、下盖；26、储油油池。

具体实施方式

结合参见图1至图17所示，根据本发明的实施例，提供一种涡旋压缩机浮动背压结构，包括曲轴13、动涡旋盘6(也称动盘，下同)、上支架8，所述动涡旋盘6具有动盘轴承座6a，所述曲轴13具有的曲轴偏心部13a可旋转地插装于所述动盘轴承座6a内，所述上支架8上构造有套筒配合孔8a，还包括平衡套筒11，所述平衡套筒11具有内孔11a及外圆11b，其中，所述动盘轴承座6a可旋转地插装于所述内孔11a中，所述平衡套筒11可旋转地插装于所述套筒配合孔8a内，所述外圆11b的圆心与所述曲轴13的旋转中心重合且所述内孔11a的圆心与所述外圆11b的圆心不重合，也即所述内孔11a与所述外圆11b两者之间为偏心设计结构，所述平衡套筒11朝向所述动涡旋盘6的轴向端面为第一轴向端面，所述第一轴向端面上具有第一密封圈111，所述第一密封圈111的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第一密封圈111的径向外侧区域具有第二压力的冷媒，所述第一压力大于所述第二压力。该技术方案中，一方面，所述内孔11a与所述动盘轴承座6a的外圆周壁配合，所述外圆11b则与所述上支架8通过所述套筒配合孔8a配合，所述曲轴13旋转通过所述曲轴偏心部13a驱动所述动涡旋盘6公转平动，所述动涡旋盘6带动所述平衡套筒11旋转，由于所述平衡套筒11的旋转中心与所述曲轴13的旋转中心重合，所述平衡套筒11套在所述动盘轴承座6a再结合所述曲轴偏心部13a 三者组合在一起形成一个不偏心的圆柱体，如此在轴系上不平衡的质量只有所述动涡旋盘6的基板及基板上的涡旋齿，需要平衡的运动质量得到降低，从而使所述轴系的旋转更加平稳，需要平衡块的质量可以选择的更小，减少了曲轴 13的变形，减小压缩机振动及噪音；所述动盘轴承座6a之外套设的所述平衡套筒11还能够支撑于所述动涡旋盘6之下，能够有效降低所述动涡旋盘6的倾覆几率，提升泵体运行稳定性，提高压缩机效率；另一方面，平衡套筒11 为旋转运动状态，与动涡旋盘6是随动关系，因此动涡旋盘6背面的背压力合力作用点始终与动涡旋盘6基板中心重合，如此使得在运转过程中消除一个使动盘倾覆的力矩，提升了动盘运动的稳定性，避免端面泄漏，提升压缩机性能。

需要说明的是，所述浮动背压指的是所述动涡旋盘6在背压压力的作用下产生的轴向浮动的状态。

在一些实施方式中，所述第二压力的冷媒由静涡旋盘5(也称静盘，下同) 与所述动涡旋盘6之间形成的中间压缩腔S处引入，可以理解的是，此时所述中间压缩腔S中引出的冷媒气体为中压，而所述第一压力的冷媒可以理解的为壳体10内的排气压力冷媒气体。可以理解的，所述中间压缩机腔S为一个居于压缩机吸气与排气之间的压缩过程中的一个腔室，其为一个动态过程，具体选择何处的中间压缩腔S可以根据实际的工况需要进行选择。

作为一种具体的实现方式，所述静涡旋盘5上构造有静盘中压流道，所述静盘中压流道与所述中间压缩腔S连通，所述动涡旋盘6上构造有动盘中压流道，所述动盘中压流道与所述密封圈111的径向外侧区域连通，且所述动盘中压流道与所述静盘中压流道能够连通。

在一些实施方式中，所述静盘中压流道具有静盘引流出口，所述静盘引流出口形成沉孔5f，所述动盘中压流道具有动盘引流入口6d，伴随所述动涡旋盘6的公转平动，所述动盘引流入口6d能够与所述沉孔5f连通或者截断，从而防止一置连通导致的背压过大，间歇性连通可以控制背压值，避免背压过度，所述沉孔5f的面积可以被适当设计的较大(大于所述动盘引流入口6d)，以保证连通的时长满足背压需求。

所述第一轴向端面上构造有套筒密封圈槽11c，所述第一密封圈111装设于所述套筒密封圈槽11c中，能够对所述第一密封圈111的位置进行有效限定。

在一些实施方式中，所述平衡套筒11背离所述动涡旋盘6的轴向端面为第二轴向端面，所述第二轴向端面上具有第二密封圈112，所述第二密封圈112 的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第二密封圈112的径向外侧区域具有第二压力的冷媒，可以理解的是，所述第一密封圈111及第二密封圈112的径向内侧通过所述平衡套筒11的中心通孔形成连通，而所述第一密封圈111 与所述第二密封圈112的径向外侧则通过所述套筒配合孔8a形成连通。

所述第一密封圈111和/或第二密封圈112具有过油切口111a，所述过油切口111a能够允许润滑油在所述第一密封圈111和/或第二密封圈112的径向内侧与径向外侧之间流动，从而能够保证所述径向外侧与内侧区域对应的摩擦副之间的充分润滑，所述过油切口111a具体可以利用迷宫密封的原理，可以理解的是，所述过油切口111a在尺寸选择上不应过大，以能够允许润滑油在所述径向内侧与径向外侧之间的流动且能够形成油膜密封防止两侧压力冷媒的穿行为设计前提。

在一些实施方式中，所述第一轴向端面与所述第二轴向端面的面积为S0，所述第一压力为Pd，所述第二压力为Pm，所述平衡套筒11的自身重力为G，所述第一密封圈111的外圆周所涵盖的面积为S1，所述第二密封圈112的外圆周所涵盖的面积为S2，(S1-S2)*(Pd-Pm)＝G，此时，使所述平衡套筒11的两个轴向端面的受力合力为0，理论上，动涡旋盘6与静涡旋盘5端面接触摩擦功耗更小、耗电量更少，能效提升。

本发明还提供一种涡旋压缩机，包括上述的涡旋压缩机浮动背压结构。

以下结合图1至图10对本发明的技术方案进一步予以阐述。

如图1所示，涡旋压缩机1，其在密封容器内容纳有压缩机构2和驱动部分3，密封容器是由封闭容器上盖9、封闭容器壳体10及封闭容器下盖25组成；压缩机构2由静涡旋盘5、动涡旋盘6、十字滑环7构成；驱动部分3主要由电机4与曲轴13构成。涡旋压缩机工作过程中，由驱动部分3驱动动涡旋盘6运转，与静涡旋盘5相互啮合从而形成压缩腔。随着曲轴13的旋转，制冷剂进入压缩机构2，动涡旋盘6作继续回转平动并始终保持良好的啮合状态，吸气腔不断向中心推移，容积不断缩小，腔体内压力不断上升。当压缩达预定压缩比时，制冷剂由静涡旋盘5的中心排气口5b排出，进入密封容器上盖空间，经过静涡旋盘5与上支架8排气通道进入电机4空间，对电机4进行冷却，然后排出涡旋压缩机1外，进入空调系统完成制冷/制热循环。

如图2至图4所示，本发明的涡旋压缩机平衡套筒11的结构，核心特点是该平衡套筒11的内孔11a与外圆11b为偏心结构设计，即内孔11a中心与外圆11b不同心。如图3所示，平衡套筒11上下端面各设置一个用于安置第一密封圈及第二密封圈112的套筒密封圈槽11c。最优地，平衡套筒11上下端面的两个套筒密封圈槽11c结构相同，且套筒密封圈槽11c与内孔11a同心。

如图5及图6所示，本发明涡旋压缩机的轴系整体包含动涡旋盘6、平衡套筒11，主平衡块16、电机转子17装配在曲轴13上，副平衡块19装配在电机转子17上。第一密封圈111安置在平衡套筒11上下端面的套筒密封圈槽11c 内。曲轴偏心部13a插入动盘滑动轴承内孔12a。

如图7及图8所示，动涡旋盘6包含动盘轴承座6a，内孔11a与动涡旋盘 6配合，外圆11b与上支架8的套筒配合孔8a配合。平衡套筒11在径向上就对动涡旋盘6形成了一个约束，高速运行时可以增加动盘稳定性，防止动盘倾覆导致泵体泄漏，提升压缩机效率。

电机旋转带动曲轴13旋转，其偏心部13a驱动动涡旋盘6公转平动。进而动涡旋盘6带动平衡套筒11旋转，且核心特征是平衡套筒11的旋转中心与曲轴13旋转中心相同，也与支架轴承孔8b同心。动盘基板正面6c1与静盘端面5h配合，动盘基板背面6c2坐落在上支架8的动盘支撑面8b上。动盘基板 6c上设置动盘引流入口6d，最优的，该动盘引流入口贯通穿动盘基板6c。

如图9及图10所示，静涡旋盘5设有静盘涡旋齿5a，完成压缩的气体从静涡旋盘排气口5b排出。静涡旋盘中压引入孔5c位于中间压缩腔内，静涡旋盘中压引出通道5d用密封销5g密封，且静涡旋盘中压引出通道5d与静涡旋盘中压引出孔5e连通。同时，在静涡旋盘端面(朝向动涡旋盘6的断面)上设置沉孔5f且与静涡旋盘中压引出孔5e连通。

如图11，平衡套筒11的上端面(也即第一轴向端面)的第一密封圈111 与动盘基板背面6c2配合形成端面密封，平衡套筒11的下端面的第二密封圈 112与上支架底面配合形成端面密封，且密封圈以内是排气高压Pd(也即第一压力)，密封圈以外是中间压力Pm(也即第二压力)。由此平衡套筒11的受力如下：

上端面受力：Fu＝(S0-S1)Pm+S1Pd；

下端面受力：Fd＝(S0-S2)Pm+S2Pd；

所受合力F0＝Fu-Fd+G为0，也即(S1-S2)*(Pd-Pm)＝G理论最优。

如图14所示，利用图10中所示的中压通道，将中间压缩腔S内的中间压力引导至动盘基板背面6c2处，此时动盘基板背面受到两种压力作用。其中，密封圈以外为中间压力Pm，密封圈以内为排气高压Pd，二者形成合力将动涡旋盘推向静涡旋盘，使其能够保证端面密封，防止泄露。且相比常规背压结构，本发明的背压结构，平衡套筒为旋转运动状态，与动涡旋盘是随动关系。因此动盘基板背面的背压力合力作用点始终与动盘基板中心重合，该特点就使得在运转过程中消除一个使动盘倾覆的力矩，进一步提升了动涡旋盘运动的稳定性，避免端面泄漏，提升压缩机性能。

再如图15～17分别表示了背压腔不同的连接状态，动盘引流入口6d是间歇性与静盘端面沉孔5f连通与关闭。图15表示背压开始连通时的示意图，其中动盘引流入口6d将要与静涡旋盘端面沉孔5f连通。图16背压已经连通时的示意图，其中动盘引流入口6d已经与静涡旋盘端面沉孔5f连通。图17表示背压关闭时的示意图，其中动盘引流入口6d已经与静涡旋盘端面沉孔5f不连通。该发明结构为高速涡旋压缩机提供一种有效背压系统，实现泵体浮动密封。相比常规供油设计，对动盘起到防止倾覆的作用，大大提升了压缩机的密封效果，避免泵体泄漏，提高压缩机效率。

以上是本发明具体的一种典型实施方式，简要表达了发明的核心思想。通过本发明的浮动背压结构，达到涡旋压缩机高速运行时的润滑密封的效果，防止压缩机高速旋转泄漏损失，提高可靠性及压缩机性能。

本发明还提供一种空调器，包括上述的涡旋压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，包括曲轴(13)、动涡旋盘(6)、上支架(8)，所述动涡旋盘(6)具有动盘轴承座(6a)，所述曲轴(13)具有的曲轴偏心部(13a)可旋转地插装于所述动盘轴承座(6a)内，所述上支架(8)上构造有套筒配合孔(8a)，还包括平衡套筒(11)，所述平衡套筒(11)具有内孔(11a)及外圆(11b)，其中，所述动盘轴承座(6a)可旋转地插装于所述内孔(11a)中，所述平衡套筒(11)可旋转地插装于所述套筒配合孔(8a)内，所述外圆(11b)的圆心与所述曲轴(13)的旋转中心重合且所述内孔(11a)的圆心与所述外圆(11b)的圆心不重合，所述平衡套筒(11)朝向所述动涡旋盘(6)的轴向端面为第一轴向端面，所述第一轴向端面上具有第一密封圈(111)，所述第一密封圈(111)的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第一密封圈(111)的径向外侧区域具有第二压力的冷媒，所述第一压力大于所述第二压力。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述第二压力的冷媒由静涡旋盘(5)与所述动涡旋盘(6)之间形成的中间压缩腔(S)处引入。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述静涡旋盘(5)上构造有静盘中压流道，所述静盘中压流道与所述中间压缩腔(S)连通，所述动涡旋盘(6)上构造有动盘中压流道，所述动盘中压流道与所述密封圈(111)的径向外侧区域连通，且所述动盘中压流道与所述静盘中压流道能够连通。

4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述静盘中压流道具有静盘引流出口，所述静盘引流出口形成沉孔(5f)，所述动盘中压流道具有动盘引流入口(6c)，伴随所述动涡旋盘(6)的公转平动，所述动盘引流入口(6c)能够与所述沉孔(5f)连通或者截断。

5.根据权利要求1所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述第一轴向端面上构造有套筒密封圈槽(11c)，所述第一密封圈(111)装设于所述套筒密封圈槽(11c)中。

6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述平衡套筒(11)背离所述动涡旋盘(6)的轴向端面为第二轴向端面，所述第二轴向端面上具有第二密封圈(112)，所述第二密封圈(112)的径向内侧区域具有第一压力的冷媒，所述第二密封圈(112)的径向外侧区域具有第二压力的冷媒。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述第一密封圈(111)和/或所述第二密封圈(112)具有过油切口(111a)，所述过油切口(111a)能够允许润滑油在所述第一密封圈(111)和/或所述第二密封圈(112)的径向内侧与径向外侧之间流动。

8.根据权利要求6所述的涡旋压缩机浮动背压结构，其特征在于，所述第一压力为Pd，所述第二压力为Pm，所述平衡套筒(11)的自身重力为G，所述第一密封圈(111)的外圆周所涵盖的面积为S1，所述第二密封圈(112)的外圆周所涵盖的面积为S2，(S1-S2)*(Pd-Pm)＝G。

9.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的涡旋压缩机浮动背压结构。

10.一种空调器，其特征在于，包括权利要求9所述的涡旋压缩机。

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