CN117627922A - 静涡旋盘、涡旋压缩机以及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种静涡旋盘、涡旋压缩机以及制冷设备。其中，静涡旋盘包括盘体和静涡旋齿，静涡旋齿设于盘体的一侧，并与盘体形成螺旋型的工作腔；盘体具有位于工作腔外围的周壁，周壁的端面设有凹槽，凹槽位于周壁壁厚大于静涡旋齿壁厚的部位。本发明技术方案能够减小动涡旋盘与静涡旋盘运动过程中的冲击效应，提升压缩稳定性、涡旋齿的疲劳强度以及涡旋的性能。

Description

静涡旋盘、涡旋压缩机以及制冷设备

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别涉及一种静涡旋盘、涡旋压缩机以及制冷设备。

背景技术

涡旋压缩机包括静涡旋盘、动涡旋盘和曲轴，动涡旋盘安装于曲轴，动涡旋盘与静涡旋盘配合装配且相对静涡旋盘可运动，涡旋压缩机工作时，曲轴做偏心运动带动动涡旋盘运动，使制冷剂在静涡旋盘与动涡旋盘配合限定出的压缩腔内形成吸入、压缩和吐出的连续运转，从而实现压缩机吸气、压缩和排气的过程。

相关技术中，当动涡旋盘与静涡旋盘配合运动时，会存在冲击效应，导致应力分布不均，影响涡旋压缩机的压缩稳定性、涡卷的疲劳强度以及性能的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种静涡旋盘，旨在提升涡旋压缩机的压缩稳定性、涡卷的疲劳强度以及性能。

为实现上述目的，本发明提出的一种静涡旋盘，包括：

盘体；和

静涡旋齿，设于所述盘体的一侧，并与所述盘体形成螺旋型的工作腔；

所述盘体具有位于所述工作腔外围的周壁，所述周壁的端面设有凹槽，所述凹槽位于所述周壁的壁厚大于所述静涡旋齿的壁厚的部位。

在本申请一实施例中，所述静涡旋齿由靠近所述盘体的中心的位置呈螺旋状向外侧延伸至与所述周壁连接；在所述盘体的端面上的投影上，所述凹槽位于所述静涡旋齿的型线延长线的径向外侧。

在本申请一实施例中，在所述盘体的端面上的投影中，所述凹槽呈弧形延伸。

在本申请一实施例中，在所述盘体的端面上的投影中，所述凹槽的弧形延伸方向与所述静涡旋齿的型线延伸方向一致。

在本申请一实施例中，定义所述静涡旋齿的高度尺寸为H1，所述凹槽的深度尺寸为H2，满足：0.5H1≤H2≤H1。

在本申请一实施例中，所述静涡旋齿的厚度为D1，所述凹槽与所述工作腔之间的壁厚为D2，满足D1≤D2。

在本申请一实施例中，所述凹槽的纵截面形状为矩形，所述凹槽的径向宽度为D3，满足：D1≤D3≤3D1。

在本申请一实施例中，所述凹槽的纵截面形状为梯形；在沿所述盘体的轴向上，所述凹槽靠近所述盘体端面一端的径向宽度为D4，所述凹槽远离所述盘体端面一端的径向宽度为D5，满足：2D1≤D4≤3D1，0.8D1≤D5≤1.2D1。

在本申请一实施例中，所述盘体还包括与所述周壁的端部连接的顶壁，所述静涡旋齿设于所述周壁内并与所述顶壁连接，所述静涡旋齿、所述顶壁以及所述周壁围合形成所述工作腔；

所述周壁设有与所述工作腔连通的吸气口，所述顶壁设有与所述工作腔连通的排气口。

为实现上述目的，本发明还提供一种涡旋压缩机，包括动涡旋盘和上述的静涡旋盘，所述动涡旋盘与所述静涡旋盘配合限定出压缩腔。该静涡旋盘包括：

盘体；和

静涡旋齿，设于所述盘体的一侧，并与所述盘体形成螺旋型的工作腔；

所述盘体具有位于所述工作腔外围的周壁，所述周壁的端面设有凹槽，所述凹槽位于所述周壁的壁厚大于所述静涡旋齿的壁厚的部位。

为实现上述目的，本发明还提供一种制冷设备，包括上述的涡旋压缩机。

本发明技术方案静涡旋盘中，静涡旋齿设于盘体的一侧，并与盘体形成螺旋型的工作腔，盘体具有位于工作腔外围的周壁，周壁的端面设有凹槽，且凹槽位于周壁的壁厚大于静涡旋齿的壁厚的部位，该凹槽能够减小周壁与动涡旋齿相配合部位的刚性，缩小其与静涡旋齿的刚性差，从而能够减小动涡旋盘与静涡旋盘运动过程中在壁厚大于静涡旋齿壁厚的部位处的冲击效应，提升压缩稳定性、涡旋齿的疲劳强度以及涡旋的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明静涡旋盘一实施例的轴向结构示意图；

图2为本发明中静涡旋盘与动涡旋盘的配合结构轴向示意图；

图3为本发明静涡旋盘实施例的轴侧视图；

图4为本发明中静涡旋盘与动涡旋盘的配合结构轴侧视图；

图5为本发明中静涡旋盘一实施例的截面图；

图6为本发明中静涡旋盘另一实施例的截面图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	静涡旋盘	102	排气口
110	盘体	103	凹槽
				111	周壁	120	静涡旋齿
111a	第一部位	120a	起始端
				112	顶壁	120b	终止端
101	吸气口	200	动涡旋盘

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种静涡旋盘100，旨在能够降低涡旋压缩机中动涡旋盘与静涡旋盘配合运动过程中的冲击效应，提升涡旋压缩机的压缩稳定性、涡卷的疲劳强度以及性能。

在本发明实施例中，如图1至图4所示，该静涡旋盘100包括盘体110和静涡旋齿120。

静涡旋齿120设于盘体110的一侧，并与盘体110形成螺旋型的工作腔；盘体110具有位于工作腔外围的周壁111，周壁111的端面设有凹槽103，凹槽103位于周壁111壁厚大于静涡旋齿120壁厚的部位。

可以理解的，在涡旋压缩机中，动涡旋盘200与静涡旋盘100配合连接，动涡旋盘200的动涡旋齿伸入在工作腔内并与静涡旋齿120形成若干月牙形的压缩腔，通过动涡旋盘200的动涡旋齿相对静涡旋齿120运动，以使动涡旋齿的壁面与静涡旋齿120的壁面啮合或分离的循环动作，实现吸气、压缩和排气的功能。由于动涡旋齿和静涡旋齿120为螺旋状结构，则在动涡旋齿运动过程中，动涡旋齿会与静涡旋齿120的壁面及周壁111的内壁面啮合或分离，也即在动涡旋齿运动到某些位置时，动涡旋齿会同时与静涡旋齿120的壁面及周壁111的内壁面接触，例如动涡旋齿的某些齿段会与静涡旋齿120相抵持、某些齿段会与周壁111相抵持，动涡旋齿会受到各个接触部位的应力作用，而相关技术中的静涡旋盘100的周壁111的壁厚在周向上分布不均匀，某些部位的壁厚会大于静涡旋齿120的厚度，定义周壁111壁厚大于静涡旋齿120厚度的部位为第一部位111a，则该第一部位111a的刚性会大于静涡旋齿120的刚性，那么在动涡旋齿的一个完整的运动周期中，动涡旋齿会与第一部位111a从分离到啮合以及从啮合到分离，动涡旋齿会受到第一部位111a的应力冲击，同时受到的第一部位111a的应力也会大于受到的静涡旋齿120的应力，如此便会导致动涡旋齿受到的应力分布不均，影响到压缩稳定性以及动涡旋齿的疲劳强度，同时也可能会造成动涡旋齿与静涡旋齿120之间发生气体串漏影响涡旋性能。基于此，本实施例通过在周壁111的端面上设置凹槽103，该凹槽103位于周壁111壁厚大于静涡旋齿120壁厚的第一部位111a处，该凹槽103能够一定程度上减薄第一部位111a处与动涡旋齿相配合的部位的壁厚，减小与动涡旋齿相配合的部位的刚性，缩小与静涡旋齿120的刚性差，从而能够减小动涡旋盘与静涡旋盘100在第一部位111a处的冲击效应，提升压缩稳定性、涡旋齿的疲劳强度以及涡旋的性能。

需要说明的是，本实施例中定义的第一部位111a是为了便于理解，而并非是某一特定位置的部位，在实际应用时，只要壁厚大于静涡旋齿120的厚度对动涡旋齿运动过程中造成冲击效应的部位均可以为第一部位111a，在该第一部位111a的端面上设置凹槽103，使得该第一部位111a与动涡旋齿配合的部位刚性减小，便能够一定程度上降低动涡旋盘与静涡旋盘120运动过程中冲击效应。可以理解的，第一部位111a可以是周壁111壁厚最大的部位或者也可以是周壁111其他的部位，其具体的位置在此可以不做限定。

可以理解的，凹槽103的具体结构形状可以根据实际情况而定，如可以是弧形槽、直槽、S型槽或者其他异型槽等等，只要能够减小第一部位111a处的刚性即可。其具体的结构形状在此可以不做限定。

在实际应用时，盘体110还包括与周壁111的端部连接的顶壁112，静涡旋齿120设于周壁111内并与顶壁112连接，静涡旋齿120、顶壁112以及周壁111围合形成工作腔；周壁111设有与工作腔连通的吸气口101，顶壁112设有与工作腔连通的排气口102。气体从吸气口101进入到工作腔内，通过动涡旋齿与静涡旋齿120的啮合作用，压缩气体之后，从排气口102排出。凹槽103设置在周壁111远离顶壁112的端面上。

在实际应用时，盘体110和静涡旋齿120为一体成型结构。

本发明技术方案静涡旋盘100中，静涡旋齿120设于盘体110的一侧，并与盘体110形成螺旋型的工作腔，盘体110具有位于工作腔外围的周壁111，周壁111的端面设有凹槽103，凹槽103位于周壁111壁厚大于静涡旋齿120的厚度的部位，从而凹槽103能够减小周壁111与动涡旋齿相配合部位的刚性，缩小其与静涡旋齿120的刚性差，从而能够减小动涡旋盘与静涡旋盘100运动过程中在周壁111壁厚大于静涡旋齿120壁厚的部位处的冲击效应，提升压缩稳定性、涡旋齿的疲劳强度以及涡旋的性能。

在本申请一实施例中，请参阅图1和图3，静涡旋齿120由靠近盘体110的中心的位置呈螺旋状向外侧延伸至与周壁111连接；在盘体110的端面上的投影中，凹槽103位于静涡旋齿120的型线延长线的径向外侧。

可以理解的，静涡旋齿120呈螺旋状设置在周壁111的内腔，周壁111位于静涡旋齿120尾端型线延长线外侧的部位壁厚相比于周壁111其他部位的壁厚更大，则该部位与静涡旋齿120的刚性差更大，从而，周壁111位于静涡旋齿120尾端的型线延长线外侧的部位对动涡旋齿的冲击效应更大。基于此，本实施例将该周壁111位于静涡旋齿120尾端的型线延长线外侧的部位设定为第一部位111a，也即在周壁111位于静涡旋齿120尾端的型线延长线外侧部位的端面上设置凹槽103，以减小刚性，缩小其与静涡旋齿120的刚性差，使得动涡旋齿在运动过程中的各个啮合处受到的应力更加均衡，提升压缩稳定性。

作为示例性的，请参阅图1和图3，定义静涡旋齿120靠近盘体110的中心的一段为起始端120a，与周壁111的内侧表面连接的一段为终止端120b；凹槽103设于终止端120b的延长线的径向外侧。

此外，还可以通过将终止端120b延伸至与周壁111的内壁面连接，使得周壁111的内壁面与静涡旋齿120的末端有一段重叠连接，从而能够保证工作腔的涡旋形状与动涡旋齿的涡旋形状相适配，如此能够保证涡旋压缩动作的可靠性。

在本申请一实施例中，请参阅图1至图4，在盘体110的端面上的投影中，凹槽103呈弧形延伸。

可以理解的，动涡旋齿在工作腔内运动时是沿着静涡旋齿120的壁面啮合，通过将凹槽103呈弧形延伸，更加适应动涡旋齿的运动轨迹，使得周壁111的第一部位111a对动涡旋齿的冲击效应更低。

进一步地，请参阅图1至图4，在盘体110的端面上的投影中，凹槽103的弧形延伸方向与静涡旋齿120的型线延伸方向一致。

通过将凹槽103的延伸方向与静涡旋齿120的型线延伸方向一致，使得周壁111在第一部位111a处的壁厚在沿工作腔的延伸方向上一致，从而能够防止动涡旋齿在静涡旋齿120的终止端102b处受到的应力发生突变，如此可以使得动涡旋齿在与靠近静涡旋齿120的终止端102b处的壁面啮合时的受力更加稳定，从而能够提升压缩可靠性。

可选地，凹槽103的一端靠近吸气口101的位置设置，另一端朝远离吸气口101的一侧呈弧状延伸。如此设置，能够尽可能的减小壁厚较大部位的周向长度，使得降低应力冲击的效果更好。

在本申请一实施例中，请参阅图1至图6，定义静涡旋齿120的高度尺寸为H1，凹槽103的深度尺寸为H2，满足：0.5H1≤H2≤H1。

可以理解的，凹槽103的深度尺寸不宜过小也不宜过大，若凹槽103的深度尺寸过小时，起不到减薄周壁111壁厚的作用，达不到减小刚性的效果，也即起不到降低对动涡旋齿的冲击效应的作用；若凹槽103的深度尺寸过大，容易将盘体110轴向贯穿，影响盘体110的强度。基于此，本实施例中凹槽103的深度尺寸H2与静涡旋齿120的高度尺寸H1，满足0.5H1≤H2≤H1，使得凹槽103开设到静涡旋齿120的中下段位置，能够减小对动涡旋齿的冲击效应的同时还能够保证盘体110的结构强度。

此外，将凹槽103开设到静涡旋齿120的中下段位置，还能够在受到动涡旋齿的啮合抵持力时产生一定的弹性形变，增大终止段120b与动涡旋齿的接触面积，降低面压，减小磨损。

在本申请一实施例中，请参阅图1至图4，静涡旋齿120的厚度为D1，凹槽103与工作腔之间的壁厚为D2，满足D1≤D2。

可以理解的，凹槽103与工作腔之间的壁厚为周壁111与动涡旋齿相配合的内壁面与凹槽103的槽侧壁之间的径向距离。该壁厚D2越大，刚性越大，对动涡旋齿的冲击效应越大。若该壁厚D2过小的话，会影响到第一部位111a与动涡旋齿相配合处的结构强度。基于此，本实施例中将凹槽103与工作腔之间的壁厚D2设置为不小于静涡旋齿120的厚度D1，如此设置，可以保证静涡旋齿120整体的结构强度，同时由于凹槽103设置在第一部位111a的端面，其相比于未设置凹槽102的第一部位111a，能够减小对动涡旋齿的应力冲击。

在实际应用时，凹槽103的纵截面形状可以根据实际情况而定：

在一实施例中，请参阅图1和图5，凹槽103的纵截面形状为矩形，凹槽103的径向宽度为D3，满足：D1≤D3≤3D1。可以理解的，凹槽103的径向宽度不宜过大也不宜过小，若过大的话，容易导致周壁111的壁厚过薄，影响盘体110的结构强度；若过小的话，可能起不到减小周壁111刚性的效果，达不到降低对动涡旋齿应力冲击的目的。基于此，本实施例中的凹槽103的径向宽度D3不小于静涡旋齿120的厚度D1，且不大于静涡旋齿120厚度D1的三倍，如此设置，在降低对动涡旋齿冲击效应的同时，能够保证盘体110的结构强度。

在一实施例中，请参阅图6，凹槽103的纵截面形状为梯形；在沿盘体110的轴向上，凹槽103靠近盘体110端面一端的径向宽度为D4，凹槽103远离盘体110端面一端的径向宽度为D5，满足：2D1≤D4≤3D1，和/或，0.8D1≤D5≤1.2D1。

可以理解的，同上所述的凹槽103的径向宽度不宜过大也不宜过小，若过大的话，容易导致周壁111的壁厚过薄，影响盘体110的结构强度；若过小的话，可能起不到减小周壁111刚性的效果，达不到降低对动涡旋齿应力冲击的目的。本实施例中，由于凹槽103的纵截面形状为梯形，则凹槽103靠近盘体110端面一端的径向宽度D4大于凹槽103远离盘体110端面一端的径向宽度D5，如此设置，更加便于加工。进一步地，将凹槽103靠近盘体110端面一端的径向宽度D4满足2D1≤D4≤3D1，将凹槽103远离盘体110端面一端的径向宽度D5满足0.8D1≤D5≤1.2D1，一方面能够便于对凹槽103远离盘体110端面的一端加工，另一方面能够降低对动涡旋齿冲击效应，同时能够保证周壁111的结构强度，此外还能够在受到动涡旋齿的啮合抵持力时产生一定的弹性形变，增大周壁111与动涡旋齿的接触面积，降低面压，减小磨损。

本发明还提出一种涡旋压缩机，请参阅图2和图4，该涡旋压缩机包括动涡旋盘200和静涡旋盘100，该静涡旋盘100的具体结构参照上述实施例，由于本涡旋压缩机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，动涡旋盘200与静涡旋盘100配合限定出压缩腔。

本发明还提出一种制冷设备，该制冷设备包括涡旋压缩机，该涡旋压缩机的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

可选地，制冷设备包括空调、冰箱或冷链运输车等等。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种静涡旋盘，其特征在于，包括：

盘体；和

静涡旋齿，设于所述盘体的一侧，并与所述盘体形成螺旋型的工作腔；

所述盘体具有位于所述工作腔外围的周壁，所述周壁的端面设有凹槽，所述凹槽位于所述周壁的壁厚大于所述静涡旋齿的壁厚的部位。

2.如权利要求1所述的静涡旋盘，其特征在于，所述静涡旋齿由靠近所述盘体的中心的位置呈螺旋状向外侧延伸至与所述周壁连接；在所述盘体的端面上的投影中，所述凹槽位于所述静涡旋齿的型线延长线的径向外侧。

3.如权利要求2所述的静涡旋盘，其特征在于，在所述盘体的端面上的投影中，所述凹槽呈弧形延伸。

4.如权利要求3所述的静涡旋盘，其特征在于，在所述盘体的端面上的投影中，所述凹槽的弧形延伸方向与所述静涡旋齿的型线延伸方向一致。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的静涡旋盘，其特征在于，定义所述静涡旋齿的高度尺寸为H1，所述凹槽的深度尺寸为H2，满足：0.5H1≤H2≤H1。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的静涡旋盘，其特征在于，所述静涡旋齿的厚度为D1，所述凹槽与所述工作腔之间的壁厚为D2，满足D1≤D2。

7.如权利要求6所述的静涡旋盘，其特征在于，所述凹槽的纵截面形状为矩形，所述凹槽的径向宽度为D3，满足：D1≤D3≤3D1。

8.如权利要求6所述的静涡旋盘，其特征在于，所述凹槽的纵截面形状为梯形；在沿所述盘体的轴向上，所述凹槽靠近所述盘体端面一端的径向宽度为D4，所述凹槽远离所述盘体端面一端的径向宽度为D5，满足：2D1≤D4≤3D1，0.8D1≤D5≤1.2D1。

9.如权利要求1至4中任意一项所述的静涡旋盘，其特征在于，所述盘体还包括与所述周壁的端部连接的顶壁，所述静涡旋齿设于所述周壁内并与所述顶壁连接，所述静涡旋齿、所述顶壁以及所述周壁围合形成所述工作腔；

所述周壁设有与所述工作腔连通的吸气口，所述顶壁设有与所述工作腔连通的排气口。

10.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括动涡旋盘和如权利要求1至9中任意一项所述的静涡旋盘，所述动涡旋盘与所述静涡旋盘配合限定出压缩腔。

11.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的涡旋压缩机。