CN117469161A - 密封环和涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封环(6)。密封环能够安装于待密封的第一表面(52)与第二表面(211)之间的间隙中。密封环包括环形主体(61)和弹性支撑件(63)。环形主体包括上壁面(611)、下壁面(612)、内周面(613)、外周面(614)和环形凹槽(62)。上壁面抵靠第一表面。下壁面抵靠第二表面。环形凹槽设置于内周面中，并且位于上壁面与下壁面之间。弹性支撑件安装于环形凹槽中，并且构造成支撑上壁面和下壁面。本发明还提供一种采用所述密封环的涡旋压缩机(1)，特别是共同旋转式涡旋压缩机(CRC)。

Description

密封环和涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种密封环和采用这种密封环的涡旋压缩机。

背景技术

现有的压缩机的排气密封环通常设置于两个相对于彼此静止不动的零件之间，因而属于静密封技术。

在涡旋压缩机特别是共同旋转式涡旋压缩机(Co-Rotation Compressor，缩写为CRC)中，主动涡旋盘高速旋转，旋转过程中产生的摩擦阻力、磨损以及高压流体的影响，现有的密封方案未能令人满意地解决上述技术问题。

发明内容

【技术问题】

为了解决上述技术问题以及潜在的其他技术问题而做出了本发明。

【技术方案】

根据本发明的一个方面，提供一种密封环。所述密封环适用于共同旋转式涡旋压缩机。所述密封环能够安装于所述共同旋转式压缩机的排气口附近的待密封的第一表面与第二表面之间的间隙中。所述第一表面与所述第二表面之间存在相互运动。所述密封环包括环形主体和弹性支撑件。所述环形主体包括上壁面、下壁面、内周面、外周面和环形凹槽。所述上壁面抵靠所述第一表面，所述下壁面抵靠所述第二表面，所述环形凹槽设置于所述内周面中并且位于所述上壁面与所述下壁面之间。所述弹性支撑件安装于所述环形凹槽中并且构造成支撑所述上壁面和所述下壁面。

具体地，所述环形凹槽具有朝向所述密封环的径向内侧的开口。所述开口允许高压流体进入所述环形凹槽中并且分别向上和向下推压所述上壁面和所述下壁面，使得所述上壁面和所述下壁面更紧密地分别抵靠所述第一表面和所述第二表面。

优选地，构成所述环形主体的材料是耐磨塑料或耐磨橡胶。所述弹性支撑件是沿着所述环形凹槽延伸的诸如螺旋弹簧或V形弹簧片或U形弹簧片等。

可选地，所述环形主体还包括设置于所述外周面上的定位槽。所述定位槽构造成允许定位销插入所述定位槽中，以将所述密封环相对于所述第一表面和所述第二表面中的一者定位。

根据本发明的另一个方面，提供一种涡旋压缩机。所述涡旋压缩机包括：

-主动涡旋盘，所述主动涡旋盘能够绕自身的中心轴线旋转；

-从动涡旋盘，所述从动涡旋盘与所述主动涡旋盘相互配合并且形成位于中心处的压缩腔；

-盖塞，所述盖塞固定于所述主动涡旋盘上方并且具有中心通孔，所述中心通孔对准所述压缩腔并且与所述压缩腔连通；以及

-根据本发明的前一个方面所述的密封环，所述密封环安装于所述盖塞的下表面与所述主动涡旋盘的上表面之间的间隙中，使得所述上壁面抵靠所述盖塞的下表面并且所述下壁面抵靠所述主动涡旋盘的上表面，以保持所述盖塞与所述主动涡旋盘之间的密封性。

优选地，从所述压缩腔流向所述中心通孔的高压流体的一部分能够经由所述开口流入所述环形凹槽中并且分别向上和向下推压所述上壁面和所述下壁面，使得所述上壁面和所述下壁面更紧密地分别抵靠所述盖塞的下表面和所述主动涡旋盘的上表面，从而实现更好的密封。

具体地，所述密封环相对于所述主动涡旋盘定位，从而随所述主动涡旋盘一起旋转。优选地，所述涡旋压缩机还包括定位销。在所述主动涡旋盘的上表面上设置有销孔，所述密封环被安装为使得设置于所述环形主体的外周面上的定位槽对准所述销孔，以允许所述定位销同时插入所述定位槽和所述销孔两者中，以将所述密封环相对于所述主动涡旋盘定位，从而允许所述密封环随所述主动涡旋盘一起旋转。

可选地，所述中心通孔被构造为渐缩形的，使得所述中心通孔的靠近所述主动涡旋盘的一端的内径小于所述中心通孔的远离所述主动涡旋盘的一端的内径，或者使得所述中心通孔的靠近所述主动涡旋盘的一端的内径大于所述中心通孔的远离所述主动涡旋盘的一端的内径。或者，所述中心通孔的内径是均一的。

可选地，所述盖塞的靠近所述主动涡旋盘的一端的外径小于所述盖塞的远离所述主动涡旋盘的一端的外径，使得所述盖塞的中部的壁厚小于所述盖塞的两端的壁厚。

可选地，所述涡旋压缩机还包括：

-位于所述从动涡旋盘下方的驱动件，所述驱动件具有：

毂部，所述毂部具有内孔，并且所述毂部包括相对的第一端部和第二端部；以及

凸缘部，所述凸缘部在所述毂部的径向方向上从所述毂部的第一端部向外伸出，所述凸缘部具有朝向从所述第一端部到所述第二端部的方向的表面，所述凸缘部的所述表面具有环形止推面；

-电机，所述电机通过所述驱动件以驱动所述主动涡旋盘，所述主动涡旋盘驱动所述从动涡旋盘旋转，所述从动涡旋盘被可转动地支撑在所述驱动件的所述凸缘部上；以及

-支架，所述驱动件可转动地支撑于所述支架上。

【技术效果】

通过采用本发明的技术方案，能够实现主动涡旋盘与盖塞之间的良好密封性，同时最大程度地减小摩擦阻力、磨损的影响。

附图说明

为了便于理解本发明，在下文中基于示例性实施例并结合附图来更详细地描述本发明。在附图中使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的构件。应当理解，附图仅是示意性的，附图中的构件的尺寸和比例不一定精确。

图1是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机的局部纵剖视图。

图2A、图2B和图2C分别是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机的一些主要部件的纵剖视图、剖视立体图和分解剖视立体图。

图3是盖塞的中心通孔的多个示例性实施例的纵剖视图。

图4A和图4B分别是根据本发明的示例性实施例的密封环的立体图和纵剖视图。

图5A和图5B分别是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机的主动涡旋盘组件的立体图和分解图。

图6A是图2A中的区域A的放大图，并且图6B是图2B中的区域B的放大图。

具体实施方式

在下文中参照附图来详细描述本发明的具体实施例。

主动涡旋盘相对于盖塞高速地旋转，并且在主动涡旋盘和盖塞中形成有流体流动路径。在主动涡旋盘相对于盖塞高速地旋转的同时，高压流体经由流体流动路径从主动涡旋盘的压缩腔流动至盖塞中。因此，需要良好地密封主动涡旋盘与盖塞之间的间隙，以避免高压流体发生泄漏。例如，在主动涡旋盘与盖塞之间的间隙中设置密封环。换句话说，现在希望在一个高速转动的零件和一个静止不动的零件之间实现密封，因而属于动密封问题，特别是高速下的动密封问题。

设计难点在于：1)要保证密封效果；2)密封环随转动件一起高速旋转，运动过程中会跟静止件有相对运动，要求此处的摩擦功尽可能小；3)要求密封环必须满足可靠性要求。

图1是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机(例如CRC)的局部纵剖视图。图2A、图2B和图2C分别是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机的一些主要部件的纵剖视图、剖视立体图和分解剖视立体图。图6B是图2B中的区域B的放大图。

如图1、图2A、图2B、图2C和图6B所示，涡旋压缩机1主要包括主动涡旋盘2、从动涡旋盘3和盖塞5。主动涡旋盘2能够绕自身的中心轴线旋转。从动涡旋盘3与主动涡旋盘2相互配合，并且在它们的中心处形成压缩腔4。盖塞5固定于主动涡旋盘2上方并且具有中心通孔51。中心通孔51对准压缩腔4并且与压缩腔4连通。在盖塞5的下表面(在上下文中也称为“第一表面”)与主动涡旋盘2的上表面(在上下文中也称为“第二表面”)之间的间隙中安装有密封环6，以将图2A所示的高压区和低压区分隔开。

如图1所示，涡旋压缩机1还包括位于从动涡旋盘3下方的驱动件8、电机9和支架10。驱动件8具有毂部81和凸缘部82。毂部81具有内孔811，并且毂部81包括相对的第一端部(即，上端)和第二端部(即，下端)。凸缘部82在毂部81的径向方向上从毂部81的第一端部向外伸出。凸缘部82具有朝向从所述第一端部到所述第二端部的方向的表面821，该表面821具有环形止推面。电机9通过驱动件8来驱动主动涡旋盘2。主动涡旋盘2驱动从动涡旋盘3旋转。从动涡旋盘3被可转动地支撑在凸缘部82。驱动件8可转动地支撑于支架10上。

图3是盖塞5的中心通孔51的多个示例性实施例的纵剖视图。

具体地，图3中的(a)部分和(b)部分示出了如前文中参考图2A、图2B、图2C和图6B描述的渐缩形中心通孔51，使得中心通孔51的靠近主动涡旋盘2的一端(即，下端)512的内径D2小于中心通孔51的远离主动涡旋盘2的一端(即，上端)511的内径D1。这样，可以改善流场。更具体地，(a)部分所示的中心通孔51的内径在从上到下的方向上均匀地渐缩；(b)部分所示的中心通孔51的内径在从上到下的方向上首先均匀地渐缩，然后保持均一，因而总体上仍然呈渐缩形。

此外，图3中的(c)部分和(d)部分示出了另外两种可能的渐缩形(也可以称为“渐扩形”)中心通孔51，其中，(c)部分和(d)部分所示的中心通孔51的内径的变化趋势分别与(a)部分和(b)部分所示的中心通孔51的内径的变化趋势相反，使得中心通孔51的靠近主动涡旋盘2的一端(即，下端)512的内径D2大于中心通孔51的远离主动涡旋盘2的一端(即，上端)511的内径D1。

此外，图3中的(e)部分示出了内径保持均一的中心通孔51。

另外，在现有的技术方案中，在盖塞的轴向方向上，盖塞的外径基本无变化。然而，在本发明的示例性实施例中，盖塞51的靠近主动涡旋盘2的一端(即，下端)的外径被设计为小于盖塞51的远离主动涡旋盘2的一端(即，上端)的外径。结合中心通孔51的渐缩形构造，使得盖塞51的中部的壁厚t(参见图2A)小于盖塞51的两端(即，上端和下端)的壁厚。这样，可以改善盖塞51的热传导特性。

此外，盖塞51通过采用上述构造，能够使盖塞51的下端的外径被构造得尽可能小，以使随着主动涡旋盘2一起旋转的密封环6相对于固定的盖塞51的下表面52(参见图6A)的线速度尽可能小，由此可以减缓密封环6的磨损速度，延长密封环6的使用寿命。

图4A和图4B分别是根据本发明的示例性实施例的密封环的立体图和纵剖视图。

如图4A和图4B所示，密封环6主要包括环形主体61和弹性支撑件63。在上下文的某些附图中，虽然可能为了便于描述而没有示出弹性支撑件63，但是这并不意味着弹性支撑件63不存在或者不重要。实际上，弹性支撑件63在本发明的技术方案中能够发挥非常关键的作用。构成环形主体61的材料可以是耐磨塑料或耐磨橡胶。环形主体61包括上壁面611、下壁面612、内周面613、外周面614和环形凹槽62。环形凹槽62设置于内周面613中并且位于上壁面611与下壁面612之间。另外，环形凹槽62具有朝向密封环6的径向内侧的开口621。这样，如图4B中的左侧所示，环形凹槽62的纵截面总体上呈字母C的形状。弹性支撑件63安装于环形凹槽62中并且构造成支撑上壁面611和下壁面612。弹性支撑件63可以是沿着环形凹槽62延伸的诸如螺旋弹簧或V形弹簧片或U形弹簧片等。

如图4A所示，环形主体61还可以包括设置于外周面614上的定位槽64。定位槽64构造成允许定位销7(稍后描述)插入定位槽64中以将密封环6相对于固定的盖塞51的下表面52或密封凹槽21的底面211(参见图6A)定位。

图5A和图5B分别是根据本发明的示例性实施例的涡旋压缩机的主动涡旋盘组件的立体图和分解图。图6A是图2A中的区域A的放大图。

如图5A、图5B、图6A和图2C所示，在主动涡旋盘2的上表面上设置有环形密封凹槽21，在密封凹槽21的外周上设置有销孔22。密封环6可以安装于密封凹槽21中，使得设置于密封环6的环形主体61的外周面614上的定位槽64在径向上对准销孔22，以允许定位销7同时插入定位槽64和销孔22两者中，以将密封环6相对于主动涡旋盘2定位，并且防止密封环6相对于主动涡旋盘2旋转(换句话说，允许密封环6随主动涡旋盘2一起旋转)。

如图6A和图6B所示，密封环6安装于主动涡旋盘2的上表面与盖塞5的下表面52之间，更具体地安装于密封凹槽21中，上壁面611抵靠盖塞5的下表面52，并且下壁面612抵靠密封凹槽21的底面211——该底面211构成主动涡旋盘2的上表面的一部分。密封环6的上壁面611和下壁面612分别受到盖塞5的下表面52和密封凹槽21的底面211的挤压，进而挤压位于环形凹槽62中的弹性支撑件63。这样，在密封环6的上壁面611和下壁面612以及弹性支撑件63的弹性恢复力的作用下，上壁面611和下壁面612分别紧密地抵靠盖塞5的下表面52和密封凹槽21的底面211，由此可以保持盖塞5与主动涡旋盘2之间的密封性。

另外，环形凹槽62的开口621允许从压缩腔4流向中心通孔51的高压流体的一部分流入环形凹槽62中并且大致如图6A中的箭头R1、R2、R3、R4、R5和R6所示地分别向上和向下推压密封环6的上壁面611和下壁面612，使得上壁面611和下壁面612更紧密地分别抵靠盖塞5的下表面52和主动涡旋盘2的上表面。

也就是说，虽然在常规技术方案中，从压缩腔4流向中心通孔51的高压流体的高压力对于盖塞5与主动涡旋盘2之间的密封性而言通常是不利的，但是在本发明的示例性实施例的技术方案中，从压缩腔4流向中心通孔51的高压流体的高压力对密封环6的密封能力却起到了有利的增强作用。

通过采用根据本发明的示例性实施例的技术方案，即使在主动涡旋盘2相对于盖塞5高速地旋转的情况下，也能够确保盖塞5的下表面52与主动涡旋盘2的上表面之间的良好密封性，同时最大程度地减小摩擦阻力和磨损的不利影响。

虽然在上文中参照具体的实施例和变型例对本发明的技术目的、技术方案和技术效果进行了详细的说明，但是应当理解的是，上述实施例和变型例仅是示例性的，而不是限制性的。在本发明的实质精神和原则之内，本领域技术人员做出的任何修改、等同替换、改进均被包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种密封环(6)，其特征在于，

所述密封环适用于共同旋转式涡旋压缩机，所述密封环能够安装于所述共同旋转式压缩机的排气口附近的待密封的第一表面(52)与第二表面(211)之间的间隙中，所述第一表面与所述第二表面之间存在相互运动，

所述密封环(6)包括：

环形主体(61)，所述环形主体包括上壁面(611)、下壁面(612)、内周面(613)、外周面(614)和环形凹槽(62)，所述上壁面抵靠所述第一表面，所述下壁面抵靠所述第二表面，所述环形凹槽设置于所述内周面中并且位于所述上壁面与所述下壁面之间；以及

弹性支撑件(63)，所述弹性支撑件安装于所述环形凹槽中并且构造成支撑所述上壁面和所述下壁面。

2.根据权利要求1所述的密封环(6)，其特征在于，

所述环形凹槽具有朝向所述密封环(6)的径向内侧的开口(621)，所述开口允许高压流体进入所述环形凹槽中并且分别向上和向下推压所述上壁面和所述下壁面，使得所述上壁面和所述下壁面更紧密地分别抵靠所述第一表面和所述第二表面。

3.根据权利要求1或2所述的密封环(6)，其特征在于，

构成所述环形主体的材料是耐磨塑料或耐磨橡胶。

4.根据权利要求1或2所述的密封环(6)，其特征在于，

所述弹性支撑件是沿着所述环形凹槽延伸的螺旋弹簧或V形弹簧片或U形弹簧片。

5.根据权利要求1或2所述的密封环(6)，其特征在于，

所述环形主体还包括设置于所述外周面上的定位槽(64)，所述定位槽构造成允许定位销(7)插入所述定位槽中以将所述密封环(6)相对于所述第一表面和所述第二表面中的一者定位。

6.一种涡旋压缩机(1)，其特征在于，包括：

主动涡旋盘(2)，所述主动涡旋盘能够绕自身的中心轴线旋转；

从动涡旋盘(3)，所述从动涡旋盘与所述主动涡旋盘相互配合并且形成位于中心处的压缩腔(4)；

盖塞(5)，所述盖塞固定于所述主动涡旋盘上方并且具有中心通孔(51)，所述中心通孔对准所述压缩腔并且与所述压缩腔连通，

所述涡旋压缩机还包括根据前述权利要求中任一项所述的密封环(6)，所述密封环安装于所述盖塞的下表面与所述主动涡旋盘的上表面之间的间隙中，使得所述上壁面抵靠所述盖塞的下表面并且所述下壁面抵靠所述主动涡旋盘的上表面，以保持所述盖塞与所述主动涡旋盘之间的密封性。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，

从所述压缩腔(4)流向所述中心通孔(51)的高压流体的一部分能够流入所述环形凹槽(62)中并且分别向上和向下推压所述上壁面和所述下壁面，使得所述上壁面和所述下壁面更紧密地分别抵靠所述盖塞的下表面和所述主动涡旋盘的上表面。

8.根据权利要求6所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，

所述密封环(6)相对于所述主动涡旋盘定位，从而随所述主动涡旋盘一起旋转。

9.根据权利要求6或8所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，

所述涡旋压缩机还包括定位销(7)，并且

在所述主动涡旋盘的上表面上设置有销孔(22)，所述密封环(6)被安装为使得设置于所述环形主体的外周面上的定位槽(64)对准所述销孔，以允许所述定位销同时插入所述定位槽和所述销孔两者中，以将所述密封环(6)相对于所述主动涡旋盘定位，从而允许所述密封环随所述主动涡旋盘一起旋转。

10.根据权利要求6所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，

所述中心通孔(51)被构造为渐缩形的，使得所述中心通孔的靠近所述主动涡旋盘的一端的内径(D2)小于所述中心通孔的远离所述主动涡旋盘的一端的内径(D1)，或者使得所述中心通孔的靠近所述主动涡旋盘的一端的内径(D2)大于所述中心通孔的远离所述主动涡旋盘的一端的内径(D1)；或者

所述中心通孔(51)的内径是均一的。

11.根据权利要求10所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，

所述盖塞的靠近所述主动涡旋盘的一端的外径小于所述盖塞的远离所述主动涡旋盘的一端的外径，使得所述盖塞的中部的壁厚(t)小于所述盖塞的两端的壁厚。

12.根据权利要求6所述的涡旋压缩机(1)，其特征在于，还包括：

位于所述从动涡旋盘(3)下方的驱动件(8)，所述驱动件(8)具有：

毂部(81)，所述毂部具有内孔(811)，并且所述毂部包括相对的第一端部和第二端部；以及

凸缘部(82)，所述凸缘部在所述毂部的径向方向上从所述毂部的第一端部向外伸出，所述凸缘部具有朝向从所述第一端部到所述第二端部的方向的表面(821)，所述凸缘部的所述表面具有环形止推面；

电机(9)，所述电机通过所述驱动件以驱动所述主动涡旋盘，所述主动涡旋盘驱动所述从动涡旋盘旋转，所述从动涡旋盘被可转动地支撑在所述驱动件的所述凸缘部(82)上；以及

支架(10)，所述驱动件可转动地支撑于所述支架上。