CN1782398A

CN1782398A - 涡轮式压缩机

Info

Publication number: CN1782398A
Application number: CNA2005100995947A
Authority: CN
Inventors: 近野雅嗣; 大岛健一; 岸康弘; 岛田昌浩
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2025-09-14
Also published as: TW200617283A; CN100458161C; KR20060060544A; JP2006152930A; KR100739373B1; TWI266830B; JP4512479B2

Abstract

本发明提供一种能够降低在旋转涡盘及固定涡盘的端板滑动面的泄漏损失的涡旋式压缩机。在固定涡盘或旋转涡盘的端板面上设置背压导入空间，增大端板面上的泄漏大的区域的压靠力，而降低泄漏损失。

Description

涡旋式压缩机

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机。

背景技术

涡旋式压缩机，具有在底板上立设涡旋状的卷边而成的固定涡盘和在端板上立设涡旋状的卷边而成的旋转涡盘。对向啮合地配置两涡盘，通过依次缩小形成在相互卷边间的多个压缩室的容积，而涡旋式压缩机压缩流体。

利用该压缩作用，产生相互分离固定涡盘和旋转涡盘的轴向的力(以下，成为分离力)。如果使两涡盘分离，在卷边的齿顶和齿底之间产生裂缝，压缩室的密封性变差，降低压缩机的效率。

为此，在旋转涡盘的端板的背面形成达到排出压力和吸入压力之间的压力的背压室，利用背压向固定涡盘侧推压旋转涡盘，抵消分离力，同时产生将旋转涡盘压靠在固定涡盘上的力。

但是，利用该压靠力在固定涡盘和旋转涡盘的端板面上产生滑动摩擦，在压靠力过大的情况下，在端板面引起烧伤现象，降低压缩机的可靠性。

为了降低在端板面的滑动损失，以提高压缩机的可靠性，在专利文献1中记载的涡旋式压缩机中，通过以大致等间距在端板面上配置由圆弧形状或直线形状等构成的多个油槽，形成确实向滑动部供给润滑油的结构。

专利文献1：特开平7-208356号公报

专利文献1公开的技术，是大致等间距在端板面上配置多个油槽，端板面的润滑状态良好。但未特别考虑流体在端板面从背压室向吸入室或压缩室的泄漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低在端板面的泄漏损失的涡旋式压缩机。

为解决上述问题，本发明的涡旋式压缩机，具备：固定涡盘，具有立设在底板上的涡旋状的卷边、和与该卷边的前端面连接地设在该卷边的周围的端板面；旋转涡盘，具有在与所述固定涡盘的卷边之间形成多个压缩室的涡旋状的卷边和立设该卷边的端板；背压室，具有在所述压缩室中压缩的气体的压力和吸入所述压缩室的气体的压力之间的压力，以将所述旋转涡盘的端板压靠在所述固定涡盘的端板面上；背压空间，向相互对向滑动的所述旋转涡盘端板的端板面和所述固定涡盘的端板面中的至少一方的端板面导入所述背压室的压力。

根据上述构成，能够向固定涡盘和旋转涡盘的端板滑动面施加供给旋转涡盘的背部的背压，涡旋卷边中心成为基点，将旋转涡盘端板的所要求的范围压靠在固定涡盘的端板面上，从而能够降低在端板面的气体泄漏。

此外，除上述构成外，也可以在设于固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域、和相对于固定涡盘卷边的涡旋中心对称的固定涡盘的端板面上，设置背压空间。

另外，背压空间的周向的长度，也可以至少与吸入压区域的周向的长度相等或在其以上。

此外，除上述构成外，背压空间，也可以是设在相互对向滑动的旋转涡盘端板的端板面和固定涡盘的端板面中的至少一方的对向面上的台阶部。

此外，也可以：在固定涡盘的端板面的外侧具有环状的槽部，背压空间从该环状的槽部向涡旋中心方向扩展的台阶部。

此外，除上述构成外，也可以在设在固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域的半径方向外侧的固定涡盘的端板面的半径方向长度，大于从背压空间到固定涡盘的压缩室或吸入室的端板面彼此滑动的端板滑动距离。

此外，为解决上述问题，本发明的涡旋式压缩机，具备：固定涡盘，具有立设在底板上的涡旋状的卷边、和与该卷边的前端面连接地设在该卷边的周围的端板面；旋转涡盘，具有在与所述固定涡盘的卷边之间形成多个压缩室的涡旋状的卷边和立设该卷边的端板；背压室，具有在所述压缩室压缩的气体的压力和吸入所述压缩室的气体的压力之间的压力，以将所述旋转涡盘的端板压靠在所述固定涡盘的端板面上；关于隔开该背压室和所述压缩室、或隔开该背压室和吸入用于压缩的气体的吸入室之间的相互滑动的所述两涡盘的端板滑动面上的密封长度成为最小的部分，以所述固定涡盘卷边的涡旋中心为基准与所述成为最小的部分对称的一侧的密封长度，大于所述成为最小的部分的密封长度、且小于从所述固定涡盘卷边的内侧壁面的最外周部到所述旋转涡盘端板的外周部的密封长度中的在所述旋转涡盘旋转运动时成为最小的长度。

除上述构成外，也可以所述密封长度比从固定涡盘内线的最外周部到设在固定涡盘端板面上的环状槽的长度中的任一个短的长度都短。

此外，除上述构成外，所述成为最小的部分，是设在所述固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域的半径方向外侧的所述两涡旋的端板滑动面。

根据本发明，能够降低流体在固定涡盘和旋转涡盘的端板面的从背压室向吸入室或压缩室的泄漏。

附图说明

图1是本发明的一实施例中的涡旋式压缩机的纵剖面图。

图2是表示由图1中的旋转涡盘及固定涡盘构成的压缩室的俯视图。

图3是图1中的固定涡盘的俯视图。

图4是模式表示在端板面的压力分布的图示。

图5是模式表示在端板面的压力分布的图示。

图6是本发明的其它实施例中的涡旋式压缩机的俯视图。

图7是本发明的另一其它实施例中的涡旋式压缩机的俯视图。

图8是图8的A-A剖面图。

图中：1-设在固定涡盘上的槽，7-固定涡盘，8-旋转涡盘。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一实施方式。图1是表示本实施方式的涡旋式压缩机的整体的剖面图。如图1所示，固定涡盘7，具有圆板状的底板7a、涡旋状立设在该底板7a上的卷边7b、位于底板7a的外周侧并具有与卷边7b的前端面连接的端板面，围住卷边7b的圆筒状的支撑部7d。

立设卷边7b的底板7a的表面，由于位于卷边7b之间，因此也称为齿底7c。此外，支撑部7d的与旋转涡盘8的端板8a接触的面是固定涡盘7的端板面7e。

固定涡盘7，由支撑部7d，通过螺栓等固定在框架上，与固定涡盘7成一体的框架17，利用焊接等固定手段固定在外壳9上。

另外，旋转涡盘8，与固定涡盘7对向地配置，可旋转地设在框架17内。旋转涡盘8，与圆筒状的端板8a和固定涡盘7的卷边7b同样，具有从端板8a的表面即齿底8c立设的涡旋状的卷边8b、和设在端板8a的背面中央的突起部8d。此外，端板8a的外周部的与固定涡盘7接触的表面成为旋转涡盘8的端板面8e。

外壳9，在其内部收纳由固定涡盘7和旋转涡盘8构成的涡旋部、电机16及润滑油，形成封闭结构。具有电机16的转子16a的轴10，旋转自如地设在框架17上，与固定涡盘7的轴线形成同轴。

在轴10的前端设置曲轴10a，曲轴10a安装在旋转轴承11上，旋转轴承11设在旋转涡盘8的突起部8d上，旋转涡盘8可旋转地安装在轴10上。此时，旋转涡盘8，形成轴线相对于固定涡盘7的轴线只偏心规定距离δ的状态。此外，固定涡盘8的卷边8b，在固定涡盘7的卷边7b上，在周向以规定角度错开重叠。

并且，安装欧氏环12，以作为用于相对于固定涡盘7不自转地约束旋转涡盘8，同时使其相对旋转运动的机构。

此外，设在端板面7e的外周部分的环状槽19，从端板面7e具有规定高度不同的面，旋转涡盘8的端板面8e随着旋转涡盘8的公转运动沿其上面通过。由于如此的环状槽19面对背压空间，因此即使旋转涡盘8的端板面8e的端部，随着旋转涡盘8的公转运动，与环状槽19重叠，也形成向背压空间开放端板面8e的状态。

在以此状态使旋转涡盘8旋转运动时，在卷边7b、8b之间，形成越向中央部移动，越连续缩小容积的月牙状的多个压缩室13。例如，如图2所示，在旋转涡盘卷边8b的内线侧及外线侧分别形成旋转内线侧压缩室13a及旋转外线侧压缩室13b。此外，吸入室23是吸入流体的途中的空间。该吸入室23，随着旋转涡盘8的旋转运动的相位前进，从结束流体的封闭时，成为压缩室13。

吸入口14，设在固定涡盘7上。该吸入口14，以与吸入室23连通的方式，穿设在底板7a的外周侧。从吸入口14流出的流体，被吸入室23封闭，到与新的吸入室23连通，以吸入压力存在。该流体以吸入压存在的区域是吸入压区域。该吸入压区域大致位于固定涡盘7b的卷边尾部分附近。因此，该吸入压区域附近的固定涡旋端板面7e，是半径方向的长度短、密封距离十分难设定的部分。此外，排出口15，以与最内周侧的压缩室13连通的方式，穿设在固定涡盘7的底板7a的涡旋中心附近。

下面说明其工作。首先，如果通过电机16旋转驱动轴16，该旋转从轴10的曲轴10a，经由旋转轴承11，传递给旋转涡盘8。由此，旋转涡盘8，以固定涡盘7的轴线为中心，具有规定距离δ的旋转半径地旋转运动。在该旋转运动时，用欧氏环约束旋转涡盘8，使其不自转。

并且，通过旋转涡盘8的旋转运动，在各卷边7b、8b之间形成的压缩室13连续地向中央移动，随着该移动，压缩室13的容积连续缩小。因此，在各压缩室13内依次压缩从吸入口14吸入的流体，被压缩的流体从排出口15排出。排出的流体，通过外壳9内，从排出管6，例如供给冷冻循环。

另外，润滑油储存在外壳9的底部，周围的压力成为排出压力。由于由框架17、轴10、固定涡盘7、旋转涡盘8形成的背压室18内的压力低于排出压，因此储存在外壳9的底部的润滑油，通过设在轴10上的贯通孔3，流入背压室18。具体是，部分润滑油通过设在轴10上的横孔4，一边润滑主轴承5，一边到达背压室。

此外，其它润滑油，通过贯通孔3，到达轴10的曲轴10a上部，润滑旋转轴承11，然后进入背压室18。此处，润滑油，在通过主轴承5及旋转轴承11时，由于轴承间隙小，被节流，以比排出压力低的压力进入背压室18。进入背压室18的润滑油，如果背压增高，就打开设在通向吸入室23的连通路上的背压调节阀2，进入吸入室23。然后，通过压缩室13，从排出口15排出的润滑油，其一部分从排出管6排入冷冻循环，其余的在外壳9内与制冷剂分离，储存在底部。

接着，说明在两涡旋的端板面的流体的泄漏。在涡旋式压缩机中，利用其压缩作用，产生相互分离固定涡盘7和旋转涡盘8的轴向的力。如果分离两涡旋，就会恶化压缩室的密封性，降低压缩机的效率。

因此，设置将旋转涡盘8的端板的背面侧作为成为排出压力和吸入压力之间的压力的背压的背压室18，利用该背压抵消分离力，同时将旋转涡盘8压靠在固定涡盘7的端板面7e上。此时，旋转涡盘8的端板面8e和固定涡盘7的端板面7e相互滑动。

该端板上的滑动面，具有微小间隙地相对向，如图4所示，具有分隔背压室18和吸入室23或压缩室13的作用。该滑动面的间隙的尺寸，根据端板面上的位置及时间变化。以下说明其理由。

在运转时的旋转涡盘8中，通过压缩作用，不仅是轴向的力，也产生切线方向及半径方向的力，此外也产生离心力。通过这些力，产生要倾斜旋转涡盘8的所谓翻转力矩。因此，旋转涡盘8摇动运动，两端板面通常不平行，间隙的尺寸通常也不固定。该间隙越小，在端板面的泄漏越少。

此外，在端板面的泄漏，对图2及图4所示的密封长度也有影响。所谓密封长度，是固定涡盘7和旋转涡盘8的端板面的半径方向的长度，是分隔背压室18和压缩室13或吸入室23的长度。

例如，吸入口14附近的密封长度，在图2(A)中是点24和点25间的长度，在图2(C)中是点24和点26间的长度。此处，点24是固定涡盘内线的最外周上的点，点25室设在固定涡盘端板面7e上的环状槽19的内周上的点，点26是旋转涡盘端板外周上的点。

根据旋转涡盘的旋转运动的相位来变化该密封长度，各相位上的密封长度，为点24和点25间的长度、或点24和点26间的长度中的任何短的一方的长度。因此在无环状槽19的情况下，为点24和点26间的长度，在1次旋转中，能够增减旋转半径的2倍长度。以下的密封长度，为了方便，表示1旋转中的密封长度的最小值。

密封长度越短，密封性越差，泄漏损失越大。密封长度因端板面上的位置而异，在以往的涡旋式压缩机中，由于吸入口14附近的密封长度最短，因此吸入口14附近的端板面上的泄漏损失，大于端板面上的其它部分。

另外，在吸入口14附近，密封前后的压力差，是背压和吸入压力的差，与成为背压和吸入室内压力的差的端板面上的其它部分相比，泄漏更加大。本发明，在该泄漏大的吸入口14附近，加大将旋转涡盘8压靠在固定涡盘7上的力，能够减小端板面的间隙，降低泄漏。

下面，更详细说明本实施方式的构成。如图3所示，在固定涡盘7的端板面7e上设置槽1。槽1，是向环形槽19开口且对流体几乎不节流地与背压室18连通的空间。该槽1，相对于密封长度的最短的吸入口14附近，以涡旋中心20为基准，以连通大致为点对称的位置的方式设置。而且作为周向，如果按点对称将槽1复制在相反侧，在周向具有覆盖吸入口14附近、例如至少吸入压区域的长度。

图示的固定涡盘7，从外侧顺序地排列可安装用于在框架17上固定的螺栓等紧固件的支撑部7d、环状槽19、端板面7e及沿端板面7的内侧侧壁作为其一部分相对于涡旋中心涡旋状卷绕的卷边7b。槽1，换个角度说，是部分环状槽19相对于端板面7e扩大的形状、或是环状槽的槽宽向中心20的方向扩大的形状。此外，槽1是设在固定涡盘7的端板面7e上的台阶。例如即使不具有环状槽19，通过设在端板面7e上的台阶即槽1，也可以导入背压。

下面，说明本实施方式的特征构成的作用。图4是模式表示在旋转涡盘8的端板面8e上产生的压力分布的图示。图4是在设置槽1的情况下的压力分布，图5是在不设置槽1的情况下的压力分布。

在设置槽1时，由于槽1内的压力成为背压，所以与不设置槽1时相比，在按三角形表示的区域22的范围，增加从上方推压旋转涡盘8的端板面8e的力。即，除翻转力矩外，能够重新产生从上朝下按压旋转涡盘8的与槽1对应的区域的方向的力矩。

此时，旋转涡盘8的以涡旋中心20为基准与槽1对应的位置和大致点对称的相反侧的区域，被安装在固定涡盘7的端板面7e上。以使该安装的部分成为端板面的密封长度最短的部分的方式，调整槽1的位置，能够增大在密封长度短的部分的压靠力，降低泄漏损失。

另外，槽1和环状槽19的连接部分21，优选利用以圆弧形成等方法，尽量不尖地光滑地精加工。这是因为，如果设在端板面上的槽的端部上有尖的部分，在利用摇动运动倾斜旋转涡盘8时，有可能接触，而有损伤端板面的顾虑。

在上述实施方式中，说明了在固定涡盘7的端板面7e上设置槽1的例子，但槽1也可以是图6所示的形状。即，图6所示的槽1，如上所述是从背压空间引出的槽，内部成为与背压相等的压力空间。因此，具有相对于该槽1的空间，以涡旋中心20为基准，压靠相反侧的与吸入口14连通的吸入压力空间附近的卷边7b和端板面7e的作用，尤其具有相对于接近背压空间即环状槽19的端板面7e，压靠旋转涡盘8的端板面8e的作用。

此外，如图7及其剖面图图8所示，即使在旋转涡盘8的端板面8e上设置槽1，也能够实现同等的功能。在此种情况下，在结构上是相对于旋转涡盘8的端板面8e的台阶部。相对于端板面7e从环状槽延伸的槽1，如果相对于端板面7e看也是台阶部，则是背压导入空间。

Claims

1.一种涡旋式压缩机，其特征在于，具备：

固定涡盘，具有立设在底板上的涡旋状的卷边、和与该卷边的前端面连接地设在该卷边的周围的端板面；

旋转涡盘，具有在与所述固定涡盘的卷边之间形成多个压缩室的涡旋状的卷边和立设该卷边的端板；

背压室，具有在所述压缩室中压缩的气体的压力和吸入所述压缩室的气体的压力之间的压力，以将所述旋转涡盘的端板压靠在所述固定涡盘的端板面上；

背压空间，向相互对向滑动的所述旋转涡盘端板的端板面和所述固定涡盘的端板面中的至少一方的端板面导入所述背压室的压力。

2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在设于所述固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域、和相对于所述固定涡盘卷边的涡旋中心对称的所述固定涡盘的端板面上，设置所述背压空间。

3.如权利要求2所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述背压空间的周向的长度，至少与所述吸入压区域的周向的长度相等或在其以上。

4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述背压空间，是设在相互对向滑动的所述旋转涡盘端板的端板面和所述固定涡盘的端板面中的至少一方的对向面上的台阶部。

5.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述固定涡盘的端板面的外侧具有环状的槽部，所述背压空间是从该环状的槽部向涡旋中心方向扩展的台阶部。

6.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在设于所述固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域的半径方向外侧的所述固定涡盘的端板面的半径方向长度，大于从所述背压空间到所述固定涡盘的压缩室或吸入室的所述端板面彼此滑动的端板滑动距离。

7.一种涡旋式压缩机，其特征在于，

具备：

背压室，具有在所述压缩室压缩的气体的压力和吸入所述压缩室的气体的压力之间的压力，以将所述旋转涡盘的端板压靠在所述固定涡盘的端板面上；

关于隔开该背压室和所述压缩室、或隔开该背压室和吸入用于压缩的气体的吸入室之间的相互滑动的所述两涡盘的端板滑动面上的密封长度成为最小的部分，以所述固定涡盘卷边的涡旋中心为基准与所述成为最小的部分对称的一侧的密封长度，大于所述成为最小的部分的密封长度、且小于从所述固定涡盘卷边的内侧壁面的最外周部到所述旋转涡盘端板的外周部的密封长度中的在所述旋转涡盘旋转运动时成为最小的长度。

8.如权利要求7所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述密封长度比从固定涡盘内线的最外周部到设在固定涡盘端板面上的环状槽的长度中的任一个短的长度都短。

9.如权利要求7所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述成为最小的部分，是设在所述固定涡盘卷边的卷边尾部附近的吸入压区域的半径方向外侧的所述两涡旋的端板滑动面。