CN116044753A - 动涡盘组件及具有其的涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种动涡盘组件及具有其的涡旋压缩机，其中的动涡盘组件，包括动涡盘，动涡盘包括基板以及分别连接在基板两侧的涡旋齿和安装座，涡旋齿围合的空间形成压缩腔室，安装座具有安装腔室，基板内构造有操作孔，操作孔内设置有滑动件，基板上还构造有入口和出口，入口的一端与压缩腔室或者安装腔室连通，另一端与操作孔连通，在动涡盘组件组装于压缩机内后，操作孔、出口、背压腔依次连通，滑动件具有横截面积逐渐减小的调节部。根据本发明，相比现有技术在压缩机内部设置相关调节结构或者阀结构来调节动涡盘的背压力，本申请通过对动涡盘的基板进行简单改造，只在增加少量简单部件的前提下，即可实现对动涡盘背压力的有效调节。

Description

动涡盘组件及具有其的涡旋压缩机

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种动涡盘组件及具有其的涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机高转速运行时，由于离心力的存在，泵体倾覆力矩会大幅度增大，带来泄漏风险的同时增加压缩机磨损风险，对压缩机性能造成不利影响。为了解决此问题，需要在压缩机运行过程中对动涡盘的背压力进行调节。目前，动涡盘背压力的调节有多种方法，第一种方法是通过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，使得涡旋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背压，可有效提高涡旋压缩机性能；第二种方法是通过在动涡盘及静涡盘上均固定磁路铁芯，同时设置多组励磁结构，借助电磁力抵消动、静涡盘间气体力，进而使得泵体背压均保持在较小波动范围，提升高频工况下涡旋压缩机性能；第三种方法是在涡旋压缩机内部设置容量自动控制结构以及相关阀结构，以使涡旋压缩机的背压控制在合理范围，提升涡旋压缩机高频运行工况下性能。以上三种方法均需在涡旋压缩机内部设置相关调节结构或者阀结构，使得压缩机的设计变得复杂，且压缩机成本显著提高。

发明内容

因此，本发明提供一种动涡盘组件，能够克服在涡旋压缩机的运行过程中，为了调节动涡盘的背压力，需要在压缩机内部设置相关调节结构或者阀结构，使得压缩机的设计比较复杂的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种动涡盘组件，包括：动涡盘，所述动涡盘包括基板以及分别连接在所述基板两侧的涡旋齿和安装座，所述涡旋齿围合的空间形成压缩腔室，所述安装座具有安装腔室，所述基板内构造有操作孔，所述基板上还构造有入口和出口，所述入口的第一端与所述压缩腔室或者安装腔室连通，所述入口的第二端与所述操作孔连通，所述出口背向所述涡旋齿，所述出口的第一端与所述操作孔连通，在所述动涡盘组件组装于压缩机内后，所述出口的第二端与背压腔连通，所述操作孔内设置有滑动件，所述滑动件与所述操作孔间隙配合，所述滑动件具有调节部，自所述基板的外周侧面至所述入口的方向上，所述调节部的横截面积逐渐减小，所述滑动件在离心力的作用下能够在所述操作孔内移动。

在一些实施方式中，所述操作孔包括第一配合孔，所述第一配合孔通过所述入口与所述压缩腔室连通，所述第一配合孔的形状与所述调节部的形状相匹配，所述调节部插接在所述第一配合孔内。

在一些实施方式中，所述滑动件在所述操作孔内具有初始位置，在所述滑动件处于所述初始位置时，所述调节部和第一配合孔对应位置处的横截面分别为第一圆形和第二圆形，所述第一圆形的直径为D1，所述第二圆形的直径为D2，0.06mm≤D2－D1≤0.1mm。

在一些实施方式中，所述调节部为圆锥状结构，所述调节部上的任一母线与所述调节部具有的中心线之间形成夹角θ，10°≤θ≤40°。

在一些实施方式中，所述操作孔还包括第二配合孔，所述入口、第一配合孔、第二配合孔、出口依次连通，所述滑动件还具有与所述调节部连接的直通部，所述直通部为圆柱状结构，所述直通部的形状与所述第二配合孔的形状相匹配，所述直通部处于所述第二配合孔内，且所述直通部的位置与所述出口的位置相对应。

在一些实施方式中，所述直通部的横截面为第三圆形，所述第三圆形的直径为D3，所述第二配合孔的横截面为第四圆形，所述第四圆形的直径为D4，0.2mm≤D4－D3≤0.6mm。

在一些实施方式中，所述操作孔具有处于所述基板外圆周面上的开口，所述开口处安装有封堵所述开口的封堵件，所述封堵件上连接有弹性部件，且所述弹性部件被夹持于所述封堵件和直通部之间。

在一些实施方式中，所述操作孔具有处于所述基板外圆周面上的开口，所述开口处安装有封堵所述开口的封堵件，所述第一配合孔内设置有弹性部件，所述弹性部件的一端与所述调节部连接，所述弹性部件的另一端与所述第一配合孔的侧壁连接，且所述弹性部件处于所述调节部与所述入口之间。

本发明还提供一种涡旋压缩机，包括上述的动涡盘组件。

本发明提供一种动涡盘组件及具有其的涡旋压缩机，在涡旋压缩机低转速运行时，泵体倾覆力矩较小，动涡盘不需要较大的背压力，此时滑动件所受到的离心力较小，滑动件在操作孔内向外移动行程较小，使得调节部基本处于初始位置，压缩腔室或者安装腔室内的高压气体经过滑动件与操作孔的间隙节流至合适的中间压力后进入背压腔内，背压腔提供较小的背压力来改善泵体的倾覆；当涡旋压缩机高转速运行时，在较大的离心力的作用下，滑动件在操作孔内向外移动的行程较大，使得调节部在操作孔内的位置变动较大，调节部远离入口，因而对冷媒气体的节流效果降低，引入背压腔内的气体压力增大，促使动涡盘的背压力增大，则泵体倾覆程度大幅降低，密封性能改善，磨损风险降低，压缩机高速运行性能提高。相比现有技术在压缩机内部设置相关调节结构或者阀结构来调节动涡盘的背压力，本申请通过对动涡盘的基板进行简单改造，只在增加少量简单部件的前提下，即可实现对动涡盘背压力的有效调节。

附图说明

图1为本发明实施例一的动涡盘组件处于初始状态的剖示图；

图2为本发明实施例二的动涡盘组件处于初始状态的剖示图；

图3为本发明实施例的动涡盘组件的动涡盘的剖示图；

图4为本发明实施例的动涡盘组件的动涡盘的剖示图；

图5为本发明实施例的动涡盘组件的滑动件的结构示意图；

图6为本发明实施例的动涡盘组件的封堵件和弹性部件的结构示意图；

图7为本发明实施例的涡旋压缩机的剖示图。

附图标记表示为：

1、压缩腔室；2、安装腔室；3、动涡盘；31、基板；32、涡旋齿；33、安装座；4、操作孔；41、第一配合孔；42、第二配合孔；5、滑动件；51、调节部；52、直通部；6、入口；7、出口；8、弹性部件；9、封堵件；10、壳体；11、静涡盘；12、上支架；13、主轴承；14、定子；15、曲轴；16、副轴承；17、下盖；18、十字滑环；19、上盖；20、背压腔。

具体实施方式

结合参见图1至图7所示，根据本发明的实施例，提供一种动涡盘组件，包括：动涡盘3，动涡盘3包括基板31以及分别连接在基板31两侧的涡旋齿32和安装座33，涡旋齿32围合的空间形成压缩腔室1，安装座33具有安装腔室2，基板31内构造有操作孔4，基板31上还构造有入口6和出口7，入口6的第一端与压缩腔室1或者安装腔室2连通，入口6的第二端与操作孔4连通，出口7背向涡旋齿32，出口7的第一端与操作孔4连通，在动涡盘组件组装于压缩机内后，出口7的第二端与背压腔20连通，操作孔4内设置有滑动件5，滑动件5与操作孔4间隙配合，滑动件5具有调节部51，自基板31的外周侧面至入口6的方向上，调节部51的横截面积逐渐减小，滑动件5在离心力的作用下能够在操作孔4内移动。该技术方案中，涡旋压缩机的泵体主要由静涡盘11和动涡盘3组成，静涡盘11和动涡盘3相位角相差180度对置安装在上支架12上，动涡盘3在曲轴15的驱动作用下，与静涡盘11相互啮合形成一系列相互隔离且容积逐渐变化的月牙形压缩腔室1。同时，动涡盘3具有轴向柔性即在动涡盘3和上支架12之间有介于吸气压力和排气压力间的中间压力的背压腔20，如图7所示。基板31上的入口6靠近压缩腔室1或者安装腔室2的高压区，调节部51为滑动件5的前半部分，其处于入口6和出口7之间，操作孔4沿基板31的径向延伸。在压缩机的运行过程中，背压腔20内的气压用来保证动涡盘3浮动贴合静涡盘11，从而保证动、静涡盘间的轴向密封并防止倾覆。在涡旋压缩机低转速运行时，泵体倾覆力矩较小，动涡盘3不需要较大的背压力，此时滑动件5所受到的离心力较小，滑动件5在操作孔4内向外移动行程较小，使得调节部51基本处于初始位置，压缩腔室1或者安装腔室2内的高压气体经过滑动件5与操作孔4的间隙节流至合适的中间压力后进入背压腔20内，背压腔20提供较小的背压力来改善泵体的倾覆；当涡旋压缩机高转速运行时，在较大的离心力的作用下，滑动件5在操作孔4内向外移动的行程较大，使得调节部51在操作孔4内的位置变动较大，调节部51远离入口6，因而对冷媒气体的节流效果降低，引入背压腔20内的气体压力增大，促使动涡盘3的背压力增大，则泵体倾覆程度大幅降低，密封性能改善，磨损风险降低，压缩机高速运行性能提高。相比现有技术在压缩机内部设置相关调节结构或者阀结构来调节动涡盘3的背压力，本申请通过对动涡盘3的基板31进行简单改造，只在增加少量简单部件的前提下，即可实现对动涡盘3背压力的有效调节。其中，泵体压缩后的高压冷媒气体充满整个压缩机的壳体10内，曲轴15的一端虽然安装在安装腔室2内，但曲轴15并没有填满安装腔室2，安装腔室2内仍剩余少量空间，安装腔室2的剩余空间内也充满了压缩后的高压冷媒气体，因此由安装腔室2引入到背压腔20内的气体也为高压气体，且此时的背压力基本等同排气压力，压缩机高速泵体密封及防倾覆效果更加明显。

结合参见图1和图3所示，操作孔4包括第一配合孔41，第一配合孔41通过入口6与压缩腔室1连通，第一配合孔41的形状与调节部51的形状相匹配，调节部51插接在第一配合孔41内。当压缩机低转速运行时，滑动件5受到的离心力较小，调节部51基本处于初始位置，调节部51与第一配合孔41之间的间隙较小，对冷媒气体的节流效果较好，因此通过出口7进入背压腔20内的气体压力较小，可防止低转速时泵体的倾覆。当涡旋压缩机高转速运行时，滑动件5受到的离心力较大，滑动件5的移动行程较大，使得调节部51在操作孔4内的位置变动较大，则调节部51与操作孔4之间的间隙显著变大，因而对冷媒气体的节流效果显著降低，通过出口7进入背压腔20内的气体压力变大，动涡盘3的背压力显著增大，可防止高转速时泵体的倾覆。第一配合孔41的构造使得压缩机在低转速和高转速运行时，分别进入背压腔20内的气体压差较大，可以更好地应对低转速和高转速时泵体的倾覆。

在本实施例中，滑动件5在操作孔4内具有初始位置，在滑动件5处于初始位置时，调节部51和第一配合孔41对应位置处的横截面分别为第一圆形和第二圆形，第一圆形的直径为D1，第二圆形的直径为D2。当0.06mm≤D2－D1≤0.1mm时，在压缩机低转速运行的情况下，调节部51与操作孔4相配合的节流效果更好，有利于向背压腔20内引入低压气体；在压缩机高转速运行的情况下，调节部51在位置变动较大的情况下和操作孔4之间的间隙显著变大，有利于向背压腔20内引入高压气体。

结合参见图5所示，调节部51为圆锥状结构，调节部51上的任一母线与调节部51具有的中心线之间形成夹角θ。当10°≤θ≤40°时，在压缩机低转速运行的情况下，可进一步提升节流效果，更有利于向背压腔20内引入低压气体；在压缩机高转速运行的情况下，节流效果进一步降低，更有利于向背压腔20内引入高压气体。

结合参见图5所示，操作孔4还包括第二配合孔42，入口6、第一配合孔41、第二配合孔42、出口7依次连通，滑动件5还具有与调节部51连接的直通部52，直通部52为圆柱状结构，直通部52的形状与第二配合孔42的形状相匹配，直通部52处于第二配合孔42内，且直通部52的位置与出口7的位置相对应。无论压缩机低转速运行还是高转速运行，滑动件5处于初始位置还是在操作孔4内产生较大的移动行程，直通部52与第二配合孔42的间隙始终不变，这使得这两者配合起来对冷媒的节流效果始终不变，这样可以更稳定地控制由出口7进入背压腔20内的冷媒气体压力。

具体的，直通部52的横截面为第三圆形，第三圆形的直径为D3，第二配合孔42的横截面为第四圆形，第四圆形的直径为D4。当0.2mm≤D4－D3≤0.6mm时，直通部52与第二配合孔42相配合对冷媒气体的控制效果更好。

在本实施例中，由基板31的外圆周面向内开孔从而形成操作孔4，在基板31外圆周面上留下开口，滑动件5自开口处安装进操作孔4内。操作孔4内还设置有弹性部件8，弹性部件8被配置为向滑动件5施加弹性力，滑动件5在离心力和弹性力的共同作用下实现位置变动，弹性部件8的增设使得滑动件5能够自动复位。

作为实施例一，述操作孔4内还安装有封堵开口的封堵件9，沿基板31的径向，封堵件9处于滑动件5的外侧，弹性部件8连接在封堵件9上，且弹性部件8被夹持于封堵件9和滑动件5的直通部52之间。当压缩机高转速运行时，滑动件5所受的离心力大于弹性部件8的弹力，弹性部件8被压缩，滑动件5在操作孔4内向外产生较长的移动行程；当压缩机低转速运行时，滑动件5所受的离心力小于弹性部件8的弹力，弹性部件8在自身弹性力的作用下回弹，并将滑动件5推回至初始位置。

作为实施例二，操作孔4内仍然安装封堵件9来对操作孔4的开口进行封堵，但是弹性部件8的位置发生了变化，弹性部件8的一端与调节部51连接，另一端与第一配合孔41的侧壁连接，且弹性部件8处于调节部51与入口6之间。当压缩机高转速运行时，滑动件5所受的离心力大于弹性部件8的弹力，弹性部件8被拉伸，滑动件5在操作孔4内向外产生较长的移动行程；当压缩机低转速运行时，滑动件5所受的离心力小于弹性部件8的弹力，弹性部件8在自身弹性力的作用下收缩，并将滑动件5拉回至初始位置。

本发明还提供一种涡旋压缩机，包括上述的动涡盘组件。涡旋压缩机还包括主轴承13、定子14、副轴承16、下盖17、十字滑环18和上盖19等部件，如图7所示。

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 (9)

1.一种动涡盘组件，其特征在于，包括动涡盘(3)，所述动涡盘(3)包括基板(31)以及分别连接在所述基板(31)两侧的涡旋齿(32)和安装座(33)，所述涡旋齿(32)围合的空间形成压缩腔室(1)，所述安装座(33)具有安装腔室(2)，所述基板(31)内构造有操作孔(4)，所述基板(31)上还构造有入口(6)和出口(7)，所述入口(6)的第一端与所述压缩腔室(1)或者安装腔室(2)连通，所述入口(6)的第二端与所述操作孔(4)连通，所述出口(7)背向所述涡旋齿(32)，所述出口(7)的第一端与所述操作孔(4)连通，在所述动涡盘组件组装于压缩机内后，所述出口(7)的第二端与背压腔(20)连通，所述操作孔(4)内设置有滑动件(5)，所述滑动件(5)与所述操作孔(4)间隙配合，所述滑动件(5)具有调节部(51)，自所述基板(31)的外周侧面至所述入口(6)的方向上，所述调节部(51)的横截面积逐渐减小，所述滑动件(5)在离心力的作用下能够在所述操作孔(4)内移动。

2.根据权利要求1所述的动涡盘组件，其特征在于，所述操作孔(4)包括第一配合孔(41)，所述第一配合孔(41)通过所述入口(6)与所述压缩腔室(1)连通，所述第一配合孔(41)的形状与所述调节部(51)的形状相匹配，所述调节部(51)插接在所述第一配合孔(41)内。

3.根据权利要求2所述的动涡盘组件，其特征在于，所述滑动件(5)在所述操作孔(4)内具有初始位置，在所述滑动件(5)处于所述初始位置时，所述调节部(51)和第一配合孔(41)对应位置处的横截面分别为第一圆形和第二圆形，所述第一圆形的直径为D1，所述第二圆形的直径为D2，0.06mm≤D2－D1≤0.1mm。

4.根据权利要求2所述的动涡盘组件，其特征在于，所述调节部(51)为圆锥状结构，所述调节部(51)上的任一母线与所述调节部(51)具有的中心线之间形成夹角θ，10°≤θ≤40°。

5.根据权利要求2所述的动涡盘组件，其特征在于，所述操作孔(4)还包括第二配合孔(42)，所述入口(6)、第一配合孔(41)、第二配合孔(42)、出口(7)依次连通，所述滑动件(5)还具有与所述调节部(51)连接的直通部(52)，所述直通部(52)为圆柱状结构，所述直通部(52)的形状与所述第二配合孔(42)的形状相匹配，所述直通部(52)处于所述第二配合孔(42)内，且所述直通部(52)的位置与所述出口(7)的位置相对应。

6.根据权利要求5所述的动涡盘组件，其特征在于，所述直通部(52)的横截面为第三圆形，所述第三圆形的直径为D3，所述第二配合孔(42)的横截面为第四圆形，所述第四圆形的直径为D4，0.2mm≤D4－D3≤0.6mm。

7.根据权利要求2所述的动涡盘组件，其特征在于，所述操作孔(4)具有处于所述基板(31)外圆周面上的开口，所述开口处安装有封堵所述开口的封堵件(9)，所述封堵件(9)上连接有弹性部件(8)，且所述弹性部件(8)被夹持于所述封堵件(9)和直通部(52)之间。

8.根据权利要求2所述的动涡盘组件，其特征在于，所述操作孔(4)具有处于所述基板(31)外圆周面上的开口，所述开口处安装有封堵所述开口的封堵件(9)，所述第一配合孔(41)内设置有弹性部件(8)，所述弹性部件(8)的一端与所述调节部(51)连接，所述弹性部件(8)的另一端与所述第一配合孔(41)的侧壁连接，且所述弹性部件(8)处于所述调节部(51)与所述入口(6)之间。

9.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的动涡盘组件。

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