CN1168901C - 带有改进的可变容量机构的涡旋式压缩机 - Google Patents

Abstract

在涡旋式压缩机中，一固定涡旋件(8)带有一端板(8b)和固定在端板上的渐开线叶片(8a)并与可动涡旋件(5)相连，从而在其间确定了一对工作空间，固定涡旋件的端板上形成有一对气缸，每一气缸均通过固定涡旋件端板上的旁通孔(15a)和(15b)与工作空间相连通。在每一气缸中，圆柱形活塞阀元件(10)可滑动地容纳于其中，以打开和关闭旁通孔。每一旁通孔的打开和关闭是根据活塞阀元件的轴向末端相对于对应旁通孔的位置来决定的。

Description

带有改进的可变容量机构的涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种可变容量涡旋式压缩机，它可用作例如汽车空调的制冷剂压缩机，本发明尤其涉及一种涡旋式压缩机的可变容量机构。

背景技术

欧洲专利EP0354867A披露了一种旋转式压缩机，它设有一个旁通孔，用来使收到压缩的流体旁通到入口侧，并且其容积可以通过利用一个活塞打开和关闭该旁通孔来进行控制，而该活塞的操作是通过一个控制阀实现的。旁通孔在压缩机的排出口的附近被打开，压缩机的容积在100％到大致为0的范围内是可控制的。

美国专利US4715792A披露了一种可变容量的叶片型压缩机，它具有一个在其压缩冲程中能够将一部分压缩流体从工作腔释放出的卸载机构，以及一个对进入压缩机的流体的抽吸进行控制的附加机构。该附加机构包括一个滑阀，该滑阀可移动到一个位置以限制压缩机抽吸口的开口面积。该滑阀设置于在压缩冲程中与抽吸口和一工作腔室连通的一个通道内。该滑阀内设有另一通道，当滑阀位于限制抽吸后的位置时，该另一通道将压缩腔室与抽吸口连通以释放一部分压缩流体。

涡旋式压缩机的可变容量机构已在例如日本第一次(未审查)实用新型公报平1-162094和日本第一次(未审查)专利公报平5-280476中公开。

在前一公报中，固定涡旋件端板上带有每一个均与旁通孔连通的一对气缸，空心阀元件可滑动地容纳在每个气缸中，用于打开和关闭旁通孔。通过将阀元件移动到一个位置，可实现最内部旁通孔的打开，该位置即成形于阀元件的中间部分的孔与最内部的旁通孔相重合的位置。当最内部的通孔打开后，制冷剂气体通过最内部通孔、阀元件孔和阀元件的内部空心部分而被排到吸入侧。

另一方面，在上述后一公报中，在固定涡旋件的端板上带有一个与通孔连通的气缸，空心阀元件可滑动地容纳在气缸中，用于打开和关闭通孔。通过将阀元件移动到气缸的最内部位置，可实现最内部通孔的打开，以使气体通过最内部通孔。

在前一公报中，气缸的直径需为阀元件的内部空心部分的直径和阀元件壁厚的和。另外，阀元件可能在气缸中转动，使得最内部通孔与阀元件的重合无法保证。考虑到阀元件的转动，在阀元件的外圆周上需要设置一个与阀元件孔相通的环形槽。预备这种环形槽增加了阀元件的壁厚以及阀元件的直径，从而增加了气缸的直径。因此，增加了固定涡旋件端板的厚度，并进一步增加了压缩机的轴向长度和重量。

另一方面，在后一公报中，仅提供了一个用于通过通孔放出制冷剂气体的气缸，同时用一对新月形密封工作腔作为压力腔。这样，通过气缸的制冷剂气体的流动速率很大，这会产生大的压力损失。为了在压缩机减小容量的操作过程中减少所需动力，必须减少气缸的压力损失，这样就要设计带有大孔的气缸。因此，象前一公报一样，增加了固定涡旋件端板的厚度，并进一步增加了压缩机的轴向长度和重量。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种改进的可变容量涡旋式压缩机，其固定涡旋件端板的厚度较小，轴向长度和重量很小。

本发明的其他目的将从下面的描述中更清楚地表现出来。

根据本发明，提供了一种涡旋式压缩机，包括：一个固定涡旋件，它带有一个第一端板和一个第一渐开线叶片，该叶片沿所述第一端板的主面绕一垂直于所述主面的预定轴线延伸，所述第一端板上形成有一对在所述预定轴线的两侧分别平行于所述主面延伸的气缸和一对将所述气缸与所述主面连通的第一旁通孔，每一所述气缸均与吸入腔相连通；一对阀元件，它们分别可滑动地容纳在所述气缸中，每一所述阀元件根据所述每一阀元件的一端和对应第一旁通孔之间的相对位置而决定打开或是关闭相应的第一旁通孔；一个具有第二端板和第二渐开线叶片的可动涡旋件，它与所述固定涡旋件相接合，用于与所述主面一起确定一对工作空间，所述工作空间分别位于所述预定轴线的两侧，从所述吸入腔导入流体，并且与所述第一旁通孔连通；涡旋件驱动装置，它与所述可动涡旋件相连，随着所述工作空间沿所述渐开线叶片向所述预定轴线移动，该驱动装置驱动所述可动涡旋件以减少每一所述工作空间；阀移动装置，它可操作地与所述阀元件相连，用于在气缸中移动所述阀元件。所述阀移动装置包括：与所述吸入腔和每一所述阀元件相连的第一施力装置，用于响应所述吸入腔的压力而在每一所述气缸中向预定方向推压每一所述阀元件；以及与所述第一端板和每一所述阀元件相连的第二施力装置，用于向远离所述预定方向推压每一所述阀元件。每一所述阀元件是实心体。所述第一施力装置包括：一个连接在一排放腔与各所述气缸最里侧之间的压力传递通道；以及一个连接于该压力传递通道的压力控制机构，用以根据所述吸入腔的压力来控制所述压力传递通道。

依据本发明的另一方面，提供了一种涡旋式压缩机，它包括：一个固定涡旋件，它带有一个端板和固定在其上的渐开线叶片；一可动涡旋件，它带有一个端板和固定在其上的渐开线叶片，可动涡旋件与固定涡旋件啮合，以在其间确定了一对工作空间，流体从吸入腔引入该工作空间而被压缩；一对气缸，它们位于固定涡旋件的端板上，每一气缸的开口端均向吸入腔敞开；一对旁通孔，它们位于对应于每一气缸的固定涡旋件端板上，以使每一气缸通过旁通孔与工作腔连通；一对阀元件，每一阀元件均可移动地容纳在对应的一个气缸中，每一阀元件可向与对应气缸的开口端相对的对应气缸的另一端移动，直到位于对应气缸的开口端的阀元件的一端穿过旁通孔时为止，每一旁通孔的打开和关闭是根据对应阀元件的一端相对于对应旁通孔的位置来决定的。

附图说明

图1是依据本发明最佳实施例所述的可变容量涡旋式压缩机的截面图；和

图2是图1所示压缩机的固定涡旋件的正视图。

具体实施方式

参见图1和图2，下面将对依据本发明实施例所述的涡旋式压缩机加以描述。

图中，序号1表示带有曲柄部分1a的驱动轴。序号2表示通过轴承3和4而可转动地支撑驱动轴1的漏斗形前壳体。序号5表示一可动涡旋件，它带有一大致绕2.5圈的渐开线叶片(螺旋壁)5a和一圆形端板5b，它们相互制成一体。可动涡旋件5通过滚针轴承6可转动地与驱动轴1的曲柄部分1a相连。另外，在可动涡旋件5和前壳体2之间有一所谓防止自转机构，该机构由多个球7和对应的圆形槽构成。

序号8表示一固定涡旋件，象可动涡旋件5一样，它带有一大致绕2.5圈的渐开线叶片(螺旋壁)8a和一圆形端板8b，叶片8a和端板8b相互制成一体。渐开线叶片8a沿圆形端板8b的主面伸出，并围绕着与主面垂直的预定轴线。序号9表示一杯形壳体或后壳体，它确定了一个吸入腔16并具有进口和出口(未表示)。壳体9由插入螺栓插入孔9a的螺栓(未表示)与前壳体2和固定涡旋件8固定。

当驱动轴1转动时，可动涡旋件5公转而不绕其轴线自转。在可动涡旋件5的公转过程中，吸入腔16中的制冷剂气体被吸入由固定涡旋件和可动涡旋件8、5的渐开线叶片8a、5a确定的多个密封工作空间14内，接着工作空间14沿渐开线叶片8a向预定轴线移动，同时它们的容积减小，实现对吸入的制冷剂气体的压缩，驱动轴11作为涡旋驱动装置。

压缩机具有可变容量机构，它与固定涡旋件8的端板8b制成一体并包括一对活塞阀元件10。每一活塞阀元件10均是实心的圆柱形。各活塞阀元件10分别可滑动地容纳在对应的缸体13中，所述缸体13成型于固定涡旋件8的端板8b上。每一缸体13通过在每一缸体13和端板8b的主面之间延伸的、固定涡旋件8的端板8b上的第一和第二旁通孔15a和15b与工作空间14连通。每一缸体13在端板8b的圆周表面处向吸入腔16敞开。

下面将仅对一个活塞阀元件10进行描述。当活塞阀元件10从图1和图2(其中旁通孔15a和15b均打开)所示的位置向缸体13的开口侧移动时，旁通孔15b和15a被活塞阀元件10依次关闭。活塞阀元件10设置成可向与缸体13开口侧相对的最里侧移动的形式，直到位于缸体13开口侧的活塞阀元件10的一个轴向末端穿过孔15b时为止。因此，每一旁通孔15a和15b的打开和关闭是依据上述活塞阀元件10的轴向末端相对于对应的旁通孔15a或15b的位置来决定的。

序号11表示固定在缸体13开口侧的一小直径圆柱形阀挡块，它用来调整活塞阀元件10在缸体13中的冲程，使之达到一给定值。由弹簧元件制成的螺旋弹簧12设置在阀挡块11和活塞阀元件10之间，以向缸体13的最里侧、即向图1和图2所示的位置(旁通孔15a和15b均打开)偏压活塞元件10。

缸体13的最里侧通过压力传递通道17和压力控制机构18与排放腔19相连，所述压力控制机构18插入压力传递通道17中。压力控制机构18用于以公知的方式响应吸入腔16的压力来控制缸体13的最里侧的压力。

缸体13最里侧的压力使活塞阀元件10在缸体中向预定方向移动。另一方面，弹簧12使活塞阀元件10远离预定方向。压力传递通道17和压力控制机构18相结合作为第一施力装置。弹簧12作为第二施力装置。

在这种可变容量涡旋式压缩机中，由于活塞阀元件10位于缸体13的最里侧、即旁通孔15a和15b均打开的位置，所以并未进行有效压缩。另一方面，通过向缸体13的开口侧移动活塞阀元件10，以依次关闭旁通孔15a和15b，依次增加了工作空间的数目，这就增加了压缩机的容量。在这种情况下，第二旁通孔15b可作为附加通道，其尺寸比每一第一旁通孔15a的尺寸小。

在上述最佳实施例中，构成可变容量机构的缸体13是在固定涡旋件8的端板8b上形成的，这就减小了压缩机的轴向长度。但是，本发明并不限于这种结构，而是也适于各预备缸体均固定在端板8b的表面上的结构。

如上所述，由于每一旁通孔15a和15b的打开和关闭都是依据活塞阀元件10的轴向末端相对于对应的旁通孔的位置来决定的，所以不需要将活塞阀元件制成空心的。另外，由于缸体13成对配置，所以即使每一缸体13的直径很小，也可降低压力损失。因此，减小了每一活塞阀元件10的直径以及每一缸体13的直径。也就减小了固定涡旋件8的端板8b的厚度，使压缩机的轴向长度、尺寸和重量减小。

另外，通过将活塞阀元件10制成实心圆柱形，活塞阀元件10可被容易地加工，从而降低加工费用。

尽管本发明结合单一实施例进行了描述，但对于本领域的技术人员来说，很容易将本发明以多种其它形式加以实施。例如，固定涡旋件的端板上可制有三个或更多的旁通孔。

Claims (6)

1.一种涡旋式压缩机，包括：

一个固定涡旋件，它带有一个第一端板和一个第一渐开线叶片，该叶片沿所述第一端板的主面绕一垂直于所述主面的预定轴线延伸，所述第一端板上形成有一对在所述预定轴线的两侧分别平行于所述主面延伸的气缸和一对将所述气缸与所述主面连通的第一旁通孔，每一所述气缸均与吸入腔相连通；

一对阀元件，它们分别可滑动地容纳在所述气缸中，每一所述阀元件根据所述每一阀元件的一端和对应第一旁通孔之间的相对位置而决定打开或是关闭相应的第一旁通孔；

一个具有第二端板和第二渐开线叶片的可动涡旋件，它与所述固定涡旋件相接合，用于与所述主面一起确定一对工作空间，所述工作空间分别位于所述预定轴线的两侧，从所述吸入腔导入流体，并且与所述第一旁通孔连通；

涡旋件驱动装置，它与所述可动涡旋件相连，随着所述工作空间沿所述渐开线叶片向所述预定轴线移动，该驱动装置驱动所述可动涡旋件以减少每一所述工作空间；

阀移动装置，它可操作地与所述阀元件相连，用于在气缸中移动所述阀元件，

所述阀移动装置包括：

与所述吸入腔和每一所述阀元件相连的第一施力装置，用于响应所述吸入腔的压力而在每一所述气缸中向预定方向推压每一所述阀元件；以及

与所述第一端板和每一所述阀元件相连的第二施力装置，用于向远离所述预定方向推压每一所述阀元件，

其特征在于：

每一所述阀元件是实心体，并且

所述第一施力装置包括：

一个连接在一排放腔与各所述气缸最里侧之间的压力传递通道；以及

一个连接于该压力传递通道的压力控制机构，用以根据所述吸入腔的压力来控制所述压力传递通道。

2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，

所述第二施力装置是由弹簧元件制成的螺旋弹簧。

3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，还包括一对与所述第一端板相连的阀挡块，用于分别限制所述阀元件向所述预定方向移动。

4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述第一端板还带有一对将所述气缸与所述主面连通的第二旁通孔，每一所述第二旁通孔在所述预定方向上位于与每一所述第一旁通孔不同的位置上。

5.如权利要求4所述的涡旋式压缩机，其特征在于，每个所述第二旁通孔的尺寸不同于每个第一旁通孔的尺寸。

6.如权利要求1至5中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，

每一所述阀元件可向与对应气缸的所述开口端相对的对应气缸的另一端移动，直到位于对应气缸的所述开口端的阀元件的一端穿过所述旁通孔时为止，每一所述旁通孔的打开或关闭是根据对应阀元件的所述一端相对于对应旁通孔的位置来决定的。

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