CN1598316B

CN1598316B - 涡旋压缩机

Info

Publication number: CN1598316B
Application number: CN2004100785751A
Authority: CN
Inventors: 金哲焕; 申东口; 具仁会; 金明均
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: CN1598316A; US20050058565A1; US7341440B2; KR100512997B1; KR20050027403A

Abstract

提供一种涡旋压缩机，其包括：绕动涡壳，在其上部具有压缩室和贯穿其主体上下端的旁路通道；固定涡壳，允许该绕动涡壳在其内进行绕动以压缩致冷剂；绕动涡壳承坐在其上的奥德姆环，该奥德姆环具有形成在其上表面具有预定宽度和深度的上室以及形成在其下表面具有预定宽度和深度的下室；以及该奥德姆环承坐在其上的主框架。该涡旋压缩机允许压缩室内的冷却剂部分地排出，以便在绕动涡壳和奥德姆环之间以及奥德姆环和主框架之间的摩擦表面产生的摩擦可以减小。

Description

涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及涡旋压缩机，特别是涉及这样一种涡旋压缩机，它通过调整借助于在涡旋压缩机中的绕动涡壳的绕动运动在压缩过程中产生的高压来减小部件之间摩擦力。

背景技术

通常涡旋压缩机的运行是借助于固定涡壳和绕动涡壳之间的相对运动产生压缩，并且由于其例如效率高、噪声低、尺寸小以及重量轻等有利特性而广泛地用于室内空气调节器和汽车空气调节器领域。

涡旋压缩机根据其所充气体分为高压压缩机和低压压缩机，即无论吸进的气体填充在壳体中，或排出的气体充入其内，并且下面的描述是基于低压压缩机。

涡旋压缩机通常包括主框架，支撑在该主框架上表面用于线性运动的奥德姆环(oldham ring)，支撑在该主框架上部用于绕动的绕动涡壳，以及设置在该绕动涡壳上部并固定于该主框架的固定涡壳。此外，该固定涡壳具有螺旋地盘绕的固定涡卷，而绕动涡壳具有螺旋地盘绕并形成在其上部的绕动涡卷。更具体地说，该固定涡卷和绕动涡卷形成压缩室，并且容纳在压缩室中的流体由于绕动涡壳的运动而被压缩。

图1是示出现有技术的一般涡旋压缩机进行压缩过程的截面图。

参考图1，常规的涡旋压缩机包括形成在固定涡壳上的固定涡卷81，形成在绕动涡壳上表面上并插入该固定涡卷81中以形成压缩室P的绕动涡卷71，以及形成在该绕动涡卷71和固定涡卷8 1中心的排放口9，以便被压缩的流体可以通过其排出。

为了描述上述结构产生的压缩过程，收集在容积较大形成在该涡卷71和81的外部的压缩室P中的流体借助于绕动涡卷71的绕动向中心运动，由于流体向中心运动，其容积逐渐减小，因而压力增大。此外，流体的压力在涡卷71和81的中心处最大，并且聚集在中心的流体通过排放口排出。

如上运行而产生压缩的压缩机已经公开在本申请的同一申请人提交的美国专利第6287099号中。

常规的涡旋压缩机在绕动涡卷的最上表面可以具有末端密封件，以便防止当流体的压力过分增大时流体部分地向外泄漏。

但是，在具有上述结构的常规低压涡旋压缩机的情况下，该末端密封件由于压缩室P的高温可能会熔化，并且冷却剂气体可能泄漏到压缩室P的外面。

此外，如果压缩室P的压力过分增大，该过大的压力施加于支撑在绕动涡壳和主框架之间的奥德姆环上。也就是说，如果过大的压力施加在奥德姆环上，过大的压力在该绕动涡壳的下端和该奥德姆环的上端之间以及在该奥德姆环的下端和主框架的上端之间产生过大的摩擦力，从而增加由于摩擦力引起的压力损失。

发明内容

因此，本发明涉及涡旋压缩机，其能够大大地减轻由于现有技术的缺点和不足引起的一个或多个问题。

本发明的目的是提供具有改进的奥德姆环的涡旋压缩机，其能够从压缩室排放中压冷却剂，并通过使用排放的中压气体减小施加在奥德姆环上的摩擦力。

本发明的另一个目的是提供能够防止压缩室中的高压气体向外泄漏的涡旋压缩机，由于使用排放的中压气体抬起奥德姆环和绕动涡壳，以便该绕动涡壳紧密地附着于固定涡壳。

本发明的又一个目的是提供涡旋压缩机，其中压缩室中的压力在奥德姆环的下表面和主框架的推力面之间不产生过大的摩擦力。

根据本发明，提供一种涡旋压缩机，包括：绕动涡壳和固定涡壳，所述绕动涡壳安装在所述固定涡壳下面，在所述绕动涡壳上部具有压缩室和贯穿其主体上下端的旁路通道，允许所述绕动涡壳在所述固定涡壳内进行绕动以压缩致冷剂；奥德姆环，所述绕动涡壳承坐在所述奥德姆环上。该涡旋压缩机的特征在于，所述奥德姆环具有形成在其上表面具有预定宽度和深度的上室以及形成在其下表面具有预定宽度和深度的下室；以及所述涡旋压缩机还包括：主框架，所述奥德姆环和绕动涡壳承坐在所述主框架上。

此外，根据本发明，提供一种涡旋压缩机，包括：驱动轴，其中形成有油槽；主框架，用于支撑所述驱动轴，该主框架具有相对地形成在其上表面具有预定深度和宽度的键槽；固定涡壳，固定地结合到所述主框架；绕动涡壳，承坐在所述主框架上部、并且安装在所述固定涡壳下面，该绕动涡壳在其一侧具有至少一个旁路通道，以使得被压缩的冷却剂通过该旁路通道部分地排出；以及奥德姆环，承坐在所述绕动涡壳和主框架之间。该涡旋压缩机的特征在于，所述奥德姆环具有背压室和在其主体的上和/或下表面伸出预定高度的凸起，所述背压室是在所述奥德姆环的上侧和下侧形成，用于储存所排出的压缩冷却剂的一部分。

本发明的其他优点、目的和特征，一部分在下面的说明书中提出，一部分对领域的普通技术人员在阅读了下面的说明书后将会明白或从本发明的实践中掌握。本发明的这些目的和其他优点通过书面说明书和其权利要求以及附图具体指出的结构能够实现和获得。

为了实现这些目的和其他优点并根据本发明的目的，正如这里具体体现和广义描述的，提供一种涡旋压缩机，其包括：在其上部具有压缩室和贯穿其主体的上下端形成的旁路通道的绕动涡壳；使该绕动涡壳能够在其内进行绕动以压缩冷却剂的固定涡壳；绕动涡壳安放在其上的奥德姆环，该奥德姆环具有形成在其上表面具有预定宽度和深度的上室和形成在其下表面具有预定宽度和深度的下室，以及该奥德姆环安放在其上的主框架。

优选，该上室连接于旁路通道的下端。

还优选，该压缩室与旁路通道的上端连通。

旁路通道的下端优选设置成当绕动涡壳进行绕动时位于在该上室的内圆周和外圆周之间。

该上室/下室可以具有预定直径的环(strap)形。

优选地，下室的宽度至少等于或大于上室的宽度。

该上室/下室可以包括至少一个安放在其内侧的密封件。

该涡旋压缩机还可以包括具有预定直径的连通孔，以便上室与下室连通。

优选地，奥德姆环具有至少一个在其下表面上伸出的键，而主框架具有至少一个键槽，以便该键承坐在其内。

在本发明的另一方面中，提供一种涡旋压缩机，其包括：具有形成在其上的油槽的驱动轴；用于支撑该驱动轴的主框架，该主框架具有相对地形成在其上表面具有预定深度和宽度的键槽；固定地结合在该主框架的固定涡壳；支撑在该主框架上部的绕动涡壳，该绕动涡壳在其一侧具有至少一个旁路通道，以便被压缩的冷却剂通过该旁路通道部分地排出；以及支撑在该绕动涡壳和主框架之间的奥德姆环，该奥德姆环具有用于储存一部分排出压缩冷却剂的背压室和在其主体的上和/或下表面伸出预定高度的凸起。

在本发明的又一方面中，提供一种涡旋压缩机，其包括在其上部具有推力表面的主框架；以其下表面与该推力表面接触进行线性往复运动的奥德姆环，该奥德姆环在其上和/或下表面具有背压调节单元，以便冷却剂气体部分地流过其中；以及承坐在该奥德姆环的上表面并形成用于压缩冷却剂的压缩室的压缩部件。

应当明白，本发明前面的一般描述和下面的详细描述都是示例性和说明性的，并提供如要求保护的本发明的进一步说明。

附图说明

所包含的附图提供本发明的进一步理解，其包含在本申请中并构成本申请的以部分，附图示出本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。其中：

图1是示出相关技术的一般涡旋压缩机的剖面图；

图2是示出本发明的涡旋压缩机的主要部件的放大的剖面图；

图3是示出本发明的涡旋压缩机的奥德姆环的侧视剖面图；

图4是示出本发明的涡旋压缩机主框架的透视图；

图5示出作用在本发明的涡旋压缩机中的绕动涡壳和奥德姆环上的压力分布；以及

图6是剖面图，示出在本发明的涡旋压缩机中在压缩室内流动的冷却剂气体和冷却剂气体所产生的力。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的具体实施例。但是，本发明的精神实质不限于这些实施例，在本发明的范围内或其他落后的发明的范围内通过添加、改变和删减其他元件很容易提出其他实施例。

图2是示出本发明的涡旋压缩机的主要部件的放大的剖面图。

参考图2，本发明的涡旋压缩机100包括用于支撑驱动轴的上端的主框架300，承坐在该主框架上部以便线性往复运动的奥德姆环200，承坐在该奥德姆环上部以通过绕动压缩冷却剂的绕动涡壳400，以及固定于该主框架300并与该绕动涡壳一起在其内形成压缩室P的固定涡壳500。

具体说，主框架300包括在其中心用于使驱动轴穿过的驱动轴孔340，与奥德姆环200的下表面接触的推力表面(将在下面描述)，和从推力表面外侧向中心凹陷预定长度、具有预定深度和宽度的下键槽(下面描述)。

此外，奥德姆环200包括在其上表面伸出预定高度并与绕动涡壳400的下端结合的至少两个上键210。另外，其内也形成有一个下键(下面描述)以便承坐在形成于主框架300中的下键槽上。

此外，具有预定深度的上室220形成在沿直径方向与中心间隔开一预定距离的位置。更具体说，上室220形成具有预定深度和宽度的圆环形。此外，具有预定高度和宽度的下室230从奥德姆环200的下底部向上形成。这里，储存在压缩室P的高压冷却剂气体被容纳在上室220和下室230的空间内。此外，连通槽240垂直形成，以便连接上室220和下室230。因此，聚集在上室220的冷却剂气体沿着连通槽240向下室230移动。

同时，承坐在奥德姆环200上部的绕动涡壳400包括具有圆盘形的主体450，和在该主体上端螺旋地弯曲并具有预定高度的绕动涡卷410。此外，在该绕动涡壳400下端一侧形成有上键槽420，在奥德姆环200上端上伸出的上键插入并承坐在其中，以及具有圆杆形的绕动轴440，其沿垂直方向从该主体450的底面延伸预定长度并且其内有中空部分。

此外，形成有以预定角度倾斜的旁路通道430以通过该主体450的上下部分。更具体地说，该旁路通道430形成为与形成在该奥德姆环200上部的上室220连通。因此，压缩室P中的高压冷却剂气体沿着该旁路通道430向下移动到上室220。

同时，承坐在绕动涡壳400上端的固定涡壳500是中空的并包括螺旋弯曲的、从涡壳的上内表面伸出预定长度的固定涡卷510。更具体地说，该固定涡卷510承坐在绕动涡卷410之间以便在绕动涡壳400进行绕动时形成压缩室P。此外，该压缩室P的容积向着绕动涡壳400的中心减小，因此容纳在压缩室P的冷却剂以高压压缩。而且，排放口520形成在该固定涡壳500的中心，以便以高压压缩的冷却剂排放到排放室(未示出)。

现在描述涡旋压缩机100的压缩操作。

首先，冷却剂被引入涡旋压缩机中，引入的冷却剂被输入压缩室P。更具体说，冷却剂被容纳在形成于涡卷410和510的边缘的较大容积的压缩室内。此外，当绕动涡壳400进行绕动时，压缩室的容积减小并沿着涡卷410和510移向中心。然后，由于移向中心，以高压压缩的冷却剂通过排放口520被传输到排放室。

同时，固定涡壳500的边缘通过至少一个结合部件被结合于主框架300。此外，绕动涡壳400在奥德姆环200的上表面线性地往复运动。另外，奥德姆环200在主框架300的上表面往复运动。

这里，绕动涡壳400线性往复运动的方向以预定角度与奥德姆环200的线性往复运动的方向交叉。结果，绕动涡壳400在主框架300的基础上进行绕动。

图3是示出本发明的涡旋压缩机的奥德姆环的侧视剖面图。

参考图3，根据本发明的涡旋压缩机的奥德姆环200具有在其上表面上伸出预定高度的上键210。

具体地说，在相互面向的位置有两个上键210，该上键210如上所述插入形成在绕动涡壳400的下表面的上键槽420中。此外，具有预定直径的绕动轴孔270形成在奥德姆环200的中心，并且绕动轴440通过该绕动轴孔270。

此外，具有预定宽度和深度的上室220形成在与绕动轴孔270间隔开预定距离的位置处。更具体地说，上室220沿奥德姆环200的圆周形状形成圆环形。此外，上密封件250安装在上室220的内圆周边。上密封件250起防止引入上室220的中压冷却剂通过奥德姆环200的上端向外泄漏的作用。

这里，由于收集在上室220中的中压冷却剂的压力，绕动涡壳400从奥德姆环200的上表面稍稍上升。这减小绕动涡壳400和奥德姆环200之间的摩擦。还有，如果绕动涡壳400上升，则绕动涡壳400的上表面紧密地附着在固定涡壳500的上部。因此油不能通过绕动涡卷410的上端泄漏。

除此之外，在本发明中，不需要像现有技术一样将单独的密封件连接于绕动涡卷410的上部，因此密封件被压缩室P中的高压和高温熔化的现有技术的问题消除了。

此外，奥德姆环200的下表面设置有预定宽度和深度的下室230。下密封件260安装在环形的下室230的内圆周边。因此，容纳在下室230内的中压冷却剂不在奥德姆环200和主框架300之间向外泄漏。

更具体地说，连接在上室220和下室230内的密封件25和260由树脂材料制造，其能够经受高温，并且其截面为形。

此外，为了连接上室220和下室230，形成连通孔240，以便上室220中的冷却剂能够移动到下室230。此外，由于聚集在下室230内的中压冷却剂所具有的压力，奥德姆环200从主框架300稍稍上升。因此，在奥德姆环200和主框架300之间产生的摩擦减小。

同时，下室230的宽度大于上室220的宽度。这是由于施加在下室230的压力大于施加在奥德姆环200的压力。这在下面将详细地描述。

图4是示出根据本发明精神的涡旋压缩机主框架的透视图。

参考图4，根据本发明的涡旋压缩机的主框架300包括在其中心用于驱动轴(未示出)通过的驱动轴孔340，并且推力表面320与奥德姆环200的下表面面接触。

此外，具有预定宽度和深度的下键槽形成在推力表面，以便形成在奥德姆环200下端的下键可以插入其内。

现在描述给主框架供油的过程。

首先，润滑油沿着形成在驱动轴上的油槽向上移动，然后从驱动轴的端部向推力表面320设置的空间聚集。然后，聚集在该空间的油沿推力表面320流动。然后，由于与推力面320面接触的奥德姆环200的往复运动，油均匀地分散整个推力表面320。沿着推力表面320分散的一部分油向下键槽310流动。因此，润滑油减少奥德姆环200和推力表面320之间产生的摩擦热。

图5示出作用在根据本发明精神的涡旋压缩机中的绕动涡壳和奥德姆环上的压力分布。

参考图5，总的冷却剂气体力F_a被中压冷却剂气体背压力F_ocm2偏移而使力平衡。更具体地说，冷却剂气体力F_a是指在压缩室P施加给整个绕动涡壳400的力。此外，中压冷却剂气体背压力F_ocm2是指通过形成在奥德姆环200中的连通孔240从上室220排放到下室230的冷却气体的背压力。这时，奥德姆环200和绕动涡壳400上升到预定高度，直到整个冷却剂气体力F_a与冷却剂气体背压力F_ocm2处于平衡。此外，如果施加在整个绕动涡壳400的冷却剂气体力F_a与排放到下室230的冷却剂气体背压力F_ocm2处于平衡，则奥德姆环200和绕动涡壳400的向上运动停止。

此外，在绕动涡壳400和固定涡壳500之间的附着力根据下室230产生的背压力F_ocm2和施加在整个绕动涡壳400上的整个冷却剂气体力F_a之间的差而变化。结果，推力排斥力F_th1作用在绕动涡壳400和固定涡壳500相接触的表面上。

同时，推力排斥力F_th1可以调节通过形成于贯穿绕动涡壳400的主体450的旁路通道430排放到下室230的冷却剂气体的量，因而能够控制施加在下室230的背压力F_ocm2。也就是说，通过控制施加在下室230的背压力F_ocm2，作用在绕动涡壳400的推力排斥力F_th1+F_th2的大小可以被控制。

这里，施加在绕动涡壳400的力，施加在奥德姆环200的力，以及施加在绕动涡壳400两端的推力排斥力可以用数学等式表达如下。

1.施加在绕动涡壳400的力

F_th2+F_ocm1-F_a-F_th1＝0

F_th1＝F_th2+F_ocm1-F_a

2.施加在奥德姆环的力

F_ocm2-F_th2-F_ocm1＝0

F_th2＝F_ocm2-F_ocm1

3.推力排斥力

∴F_th1＝F_ocm2-F_a

F_th2＝F_ocm2-F_ocm1

图6是剖面图，示出在根据本发明的涡旋压缩机中在压缩室内流动的冷却剂气体和冷却剂气体所产生的力。

参考图6，本发明的涡旋压缩机构造成，通过旁路通道430排放一部分容纳在压缩室P中的高压冷却剂气体，减小由于在绕动涡壳400和奥德姆环200之间以及在奥德姆环200和主框架300之间的摩擦力所引起的损失。

更具体地说，如果通过旁路通道430排放的中压冷却剂收集在上室220中，则上室220的压力增加。此外，通过压力，冷却剂挤压承坐在该上室220的内圆周边的密封件250。

同时，由于上密封件250由具有柔性能够经受高温的材料制造，因此该上密封件250由于压力而产生空间。如图所示，上密封件250的上端由于上室220的压力以预定的角度向上倾斜，从而产生空间。结果，支撑在该奥德姆环200上端的绕动涡壳400借助于上密封件250的推力稍稍升高。由于上密封件250的上端留下空间，上密封件250与绕动涡壳400的下表面保持接触。因此，上密封件250防止上室220中的冷却剂气体通过间隙泄漏。

相反，下室230在其下端是敞开的。因此，安装在内圆周边的下密封件260的下端由于向下倾斜而留下空间，并且其作用与上密封件250是一样的。也就是说，由于下密封件260推主框架300的推力表面320，该推力使奥德姆环200从推力表面320稍稍升高。这减小在奥德姆环200和推力表面320之间产生的摩擦力。此外，沿着推力表面320流动的油也平滑地移动。

同时，如上所述，下室230的宽度大于上室220的宽度。这是由于下室230的支撑的压力应当大于上室220所支撑的压力。

此外，旁路通道430的下端在绕动涡壳400进行绕动时应当总是与上室220连通。这样旁路通道430的绕动直径优选在上室220的内外直径范围内。

而且，旁路通道430的上端通过绕动涡壳400的上表面与压缩室P连通。这里，压缩室P的内压力从绕动涡壳400的外侧向中心逐渐增加。因此，旁路通道430的上端形成在靠近绕动涡壳400中心的位置，排放的冷却剂气体的背压力增加。

根据本发明的涡旋压缩机在奥德姆环上形成多个背压槽(pocket)和多个供给孔，从而即使过载施加给该压缩机，在上框架的上表面和绕动涡壳的下表面之间也能平滑地供给油。因此，本发明的涡旋压缩机具有减少或消除由于摩擦引起的零部件的磨损、摩擦热、噪声和振动。

此外，由于油很快地传输到奥德姆环的键部分，因此奥德姆环能够更平滑地被引导线性地往复运动，从而减少噪声和振动并防止油的溅射。

Claims

1.一种涡旋压缩机，包括：

固定涡壳和绕动涡壳，所述绕动涡壳安装在所述固定涡壳下面，在所述绕动涡壳上部具有压缩室和贯穿其主体上下端的旁路通道，允许所述绕动涡壳在所述固定涡壳内进行绕动以压缩致冷剂；

奥德姆环，所述绕动涡壳承坐在所述奥德姆环上，

其特征在于，

所述奥德姆环具有形成在其上表面具有预定宽度和深度的上室和形成在其下表面具有预定宽度和深度的下室；以及

所述涡旋压缩机还包括：

主框架，所述奥德姆环和绕动涡壳承坐在所述主框架上。

2.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述上室连接于所述旁路通道的下端。

3.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述压缩室与所述旁路通道的上端连通。

4.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中当所述绕动涡壳进行绕动时，所述旁路通道的下端位于所述上室的内圆周和外圆周之间。

5.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述上室和/或所述下室形成具有预定直径的环形形状。

6.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述下室的宽度至少等于或大于所述上室的宽度。

7.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述上室和/或所述下室包括至少一个承坐在其内侧的密封件。

8.根据权利要求1的涡旋压缩机，还包括具有预定直径的连通孔以使得所述上室与所述下室连通。

9.根据权利要求1的涡旋压缩机，其中所述奥德姆环具有至少一个在其下表面上伸出的键，以及

所述主框架具有至少一个键槽以使得所述键承坐在其内。

10.一种涡旋压缩机，包括：

驱动轴，其中形成有油槽；

主框架，用于支撑所述驱动轴，该主框架具有相对地形成在其上表面具有预定深度和宽度的键槽；

固定涡壳，固定地结合到所述主框架；

绕动涡壳，承坐在所述主框架上部、并且安装在所述固定涡壳下面，该绕动涡壳在其一侧具有至少一个旁路通道，以使得被压缩的冷却剂通过该旁路通道部分地排出；以及

奥德姆环，承坐在所述绕动涡壳和主框架之间，

其特征在于，所述奥德姆环具有背压室和在其主体的上和/或下表面伸出预定高度的凸起，所述背压室是在所述奥德姆环的上侧和下侧形成，用于储存所排出的压缩冷却剂的一部分。

11.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，该主框架具有在其中心的驱动轴孔以便该驱动轴通过该孔。

12.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，所述背压室是具有预定宽度和深度的环形形状，并且所述奥德姆环包括安装在该背压室内圆周上的密封件，

其中，由于所述背压室的压力，所述奥德姆环从推力表面稍稍升高。

13.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，所述背压室具有大体上

形的密封件，以便防止在其内流动的冷却剂气体向外泄漏。

14.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，所述背压室包括：

形成在所述奥德姆环上侧的上背压室；

形成在所述奥德姆环下侧的下背压室；以及

用于使所述上背压室与所述下背压室连通的连通孔。

15.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，所述凸起包括：

至少一个在上表面上伸出预定高度并插入所述绕动涡壳下部的上键；以及

至少一个在下表面上向下伸出预定高度并插入所述主框架中的下键。

16.根据权利要求10的涡旋压缩机，其中，具有柔性并且由能够经受高温的树脂材料制造的至少一个密封件插入所述背压室中。