CN1854525A - 涡旋机 - Google Patents

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Abstract

本阀门提供了一种用于避免涡旋压缩机反向旋转的排气阀组件。这种排气阀组件包括与保持器部件的中心柱滑动啮合的杯形阀门部件。此杯形阀门部件包括与保持器的中心柱和杯形阀门部件的侧壁之间的空间相通的缺口。

Description

涡旋机
技术领域
本发明涉及涡旋压缩机，更具体地说，是涉及用于避免涡旋压缩机在停机时反向旋转的排气阀。
背景技术
涡旋压缩机已经广泛地在许多制冷压缩应用中采用。涡旋压缩机相当有效，并且正在越来越多的应用中采用。在一般的涡旋压缩机中，压缩室是由两个通常为螺旋形的缠绕限定出的。螺旋缠绕在各个涡旋室上形成，并从基板伸出。螺旋缠绕相互配合，从而限定出压缩室。驱动其中一个螺旋缠绕，使之相对于另一个作轨道运动，并且压缩室的尺寸改变，从而压缩所截留的制冷剂。
当压缩室接近循环的终端时，截留的气体就暴露到排气口中。截留的气体离开排气口并穿过止回阀移到排气室。排气止回阀在涡旋压缩机的工作过程中一般是打开的。一旦压缩机停止，止回阀就关闭排气口并理想地避免回流。
在涡旋压缩机中，有一种被称作反向旋转的现象。当压缩气体在压缩机停机时通过排气口往回移动并进入压缩室，从而在反方向上彼此驱动涡旋压缩机缠绕时，就会出现这种现象。这是不期望的，并导致令人不快的噪声以及对压缩机部件的潜在损害。
一种使反向旋转的量最小的方法是，使停机时在涡旋缠绕之间移动的压缩气体的体积最小。本发明提供了一种被设计成在压缩机停机之后快速实施关闭排气口动作的排气阀。
排气阀，按照本发明的原理，包括阀座，该阀座具有面对涡旋压缩机排气通道下游的座表面。所配备的阀门部件具有用于啮合阀座的座表面以便关闭排气通道的主体部分。阀门部件包括从主体部分轴向延伸的导向部分。保持器与阀门部件的导向部分滑动啮合，并包括至少一个与阀门部件和保持器之间的空间相通的通道。按照本发明的一个方面，阀门部件的导向部分包括至少一个与阀门部件和保持器之间的空间相通的缺口部分。在涡旋压缩机的工作过程中，阀门部件提起离开阀座，并相对于保持器可滑动地移到开放位置。在停机时，排气室内的排气压力通过与阀门部件和保持器之间的空间相通的至少一个通道作用于阀门部件上，从而导致阀门部件移到其关闭位置。阀门部件导向部分上的缺口部分，就阀门部件在开放与关闭位置之间的运动而言，起一种阻尼作用。
从随后提供的详细描述中，本发明的其它应用领域将变得显而易见。应该理解，这些详细描述和具体实例，虽然示出了本发明的优选实施例，但是仅仅是为了图解说明的目的，而并无意限定本发明的范围。
附图说明
从下面的详细描述和附图中，将更加充分理解本发明，其中：
图1是按照本发明原理、合并有排气阀的涡旋压缩机的剖面图；
图2是图1所示排气阀的详细剖面图；
图3是图2所示排气阀的部件的分解透视图；
图4是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图；
图5A是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图；
图5B是图5A所示阀保持器的顶视图；
图6A是按照本发明又一个实施例的排气阀的剖面图；
图6B是图6A所示保持器的顶视图；
图7A是按照本发明原理的再一个排气阀实施例的剖面图；
图7B是在消音器板上形成的狭槽的平面图；
图8A是按照本发明原理的再一个排气阀实施例的剖面图；
图8B是按照本发明原理、在消音器板上形成的狭槽的平面图；
图9是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图；
图10是图9所示阀门部件的透视图；
图11是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图；
图12是图11所示阀门部件的透视图；
图13是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图；
图14是沿图13的14-14线所作的剖面图；
图15A是按照本发明一个替换型实施例的排气阀的剖面图，其中所示出阀门部件在完全开放的位置上；
图15B是图15A所示排气阀的剖面图，其中所示出的阀门部件在部分关闭的位置上；以及
图15C是图15A所示排气阀的剖面图，其中所示出的阀门在完全落座的位置上。
具体实施方式
以下对优选实施例的描述本质上仅是示意性的，而绝无限制本发明、其应用或用途的意图。
首先，应该注意，本文描述的压缩机实施例是共同受让给Perezovchikov的U.S.6,139,291的主题，该文献的公开内容在此作为参考引入本文。现在参照附图，在整个几个附图中相同的附图标记表示相同或相应的部件，图1中示出的涡旋压缩机10包括按照本发明的排气阀组件12。压缩机10包括通常为圆柱形的密封壳14，此密封壳具有焊接在其上端的帽盖16和焊接在其下端的基座18。帽盖16配有制冷剂排出接头20。安装到壳14上的其它主要部件包括围绕壳体四周焊接到壳体14上的横向延伸的隔离物或消音器板22。主轴承壳24适当地固定到壳体14上，而两片上轴承壳26适当地固定到主轴承壳24上。
在其上端具有偏心曲柄销32的驱动轴或曲柄轴30，可转动地轴颈支撑在主轴承壳24的第一轴承(未示出)和上轴承壳26的第二轴承36中。曲柄轴30在其下端具有相当大直径的偏心孔，该孔与径向向外倾斜的小直径孔40连通，该小直径孔向上延伸到曲柄轴30的顶部。壳体内的下部限定出油箱，该油箱用润滑油填充到稍高于转子46下端的上方水平，偏心孔用作泵，此泵将润滑油向上泵送到曲柄轴30并进入孔40，最终到达需要润滑的压缩机10的所有部分。
曲柄轴30由电动机48可旋转地驱动，电动机48包括定子50、贯穿的绕组52和压入配合在曲柄轴30上且具有上配重和下配重(未示出)的转子46。上轴承壳26的上表面58配有扁平的推力轴承面，其上设置有沿轨道运动的涡旋部件60，该部件具有从端板64向上延伸的螺旋叶片或缠绕62。从沿轨道运动的涡旋部件60的端板64的下表面向下伸出的是圆柱形轮轴66，该轮轴在其内具有轴颈轴承68，且可转动地设有驱动衬套70，该衬套具有内孔72，曲柄销32驱动地设置在该内孔中。曲柄销32具有一个与在孔72的一部分内形成的平面(未示出)啮合的平面，从而提供一种径向适应的驱动配置，比如受让人的U.S.4,877,382中所示，该文献的公开内容作为参考引入本文。
欧氏联轴节76也配备并位于沿轨道运动的涡旋部件60和上轴承壳26之间，且键合于沿轨道运动的涡旋部件60和不沿轨道运动的涡旋部件80上，从而避免沿轨道运动的涡旋部件60的旋转运动。欧氏联轴节76优选地是受让人的U.S.5,320,506中公开的那种类型，此文献的公开内容作为参考引入本文。
不沿轨道运动的涡旋部件80配有从端板84向下延伸的缠绕82，缠绕82与沿轨道运动的涡旋部件60的缠绕62啮合定位。不沿轨道运动的涡旋部件80具有中心设置的排出通道86，该排出通道与向上开口的凹槽88连通，开口凹槽88又与由帽盖16和隔壁22限定出的排出消声室90以流体连通。环形凹槽92还形成于不沿轨道运动的涡旋部件80内，其内设有浮动的密封组件94。凹槽88，92以及浮动的密封组件94一起限定出轴向偏压室，该腔室接收缠绕62，82压缩的加压流体，从而在不沿轨道运动的涡旋部件80上施加轴向偏置力，借此顶推相应缠绕62，82的尖端，使之分别与端板64，84的对置端板表面98，100密封啮合。浮动的密封组件94优选地是受让人的U.S.5,156,539中更加详细描述的那种类型，该文献的公开内容作为参考引入本文。不沿轨道运动的涡旋部件80被设计成以适当的方式(例如前述U.S.4,877,382或5,102,316中所述的方式，这两篇文献的公开内容作为参考引入本文)装到主轴承壳24上。
本发明提供了设置在凹部88内的通常关闭的机械排气阀组件12，其中凹部88形成于不沿轨道运动的涡旋部件80上。排气阀组件12在压缩机10的稳态工作过程中，在完全关闭状态和完全打开状态之间移动。阀组件12在压缩机10停机的过程中将关闭。当阀组件12完全关闭时，再压缩体积就最小，并使排气通过涡旋部件60，80的反向流动得以抑制。阀组件12通常关闭(如图2所示)。阀组件12通常关闭的构造需要排放力(即压力差)来打开阀组件12。阀组件12依靠排放消声器室90内的压力来使阀门12关闭。
现在参照图2和3，排气阀组件12包括限定出阀座的阀片102，所述阀座设置在毗邻排气通道86的不沿轨道运动的涡旋部件80中向上开放的凹部88内。所配备的阀门部件104用于闭合穿过阀片102的通道。所配备的保持器106用于保持和导向阀门部件104的运动。
阀片102限定出包括座表面108的阀座，座表面108具有截头锥形状并面对排气口86的下游方向。阀片102包括毗邻座表面108的中心孔110。座表面108设置在与阀片轴成大约50-60度的位置上。阀片102的上游表面112也相对于阀片102的轴以大约50-60度的角度倾斜设置。阀片102的外周包括凹形部分114。
阀门部件104通常是杯形的，并包括通常为圆柱形的侧壁部分116和封闭圆柱形侧壁116的前端的基底部分118。基底部分118包括从其中轴向伸出的中心凸块120。基底部分118的外周在基底部分118的内面与圆柱形侧壁116之间包括截头锥表面122。截头锥部分122设置在与阀门部件的中心轴成大约50-60度的位置上。圆柱形侧壁116包括多个从圆柱形侧壁116的后端126轴向伸向圆柱形侧壁的前端128的等间距缺口124(在图3中最佳示出)。在图3所示的实施例中，配备三个缺口124。作为一种替换形式，狭槽124’配置在侧壁116上(如图9和10所示)。作为另一种替换形式，如图11和12所示，孔124”配置在侧壁116上。孔124”是模制或钻成的。狭槽124’和孔124”具有刚性侧壁116，同时还具有贯穿其的通风道。作为又一种替换形式，如图13和14所示，保持器106的杆134配有凹部140，而阀门部件104的侧壁116没有任何通风构造。
保持器106包括圆柱形外侧壁130和设置在圆柱形外侧壁130后端上的保持器基底部分132。中心杆134从保持器基底部分132中轴向伸出，并包括贯穿其轴向延伸的通孔136。阀门部件104可滑动地接收在保持器106的中心杆134上。通过涡旋压缩机10的工作，阀门部件104由来自涡旋压缩机的气流打开。阀门部件104在保持器106的杆134上自由滑动。通风构造124，124’，124”，140为阀门部件104与杆134之间的空间138提供通风，空间138限定出阀门部件104运动的阻尼腔。当阀门部件104打开时，阀腔138中的气体就压缩并通过限制孔136和杆134的径向间隙泄漏。这导致阀腔中的压力上升，因此降低了阀门速度和对保持器106的冲击。在与通风构造124，124’，124”，140连通的气体切断之后，流向阻尼腔的气流或来自阻尼腔的气流被阀门104和杆134的径向间隙所限制。在循环片断的过程中，当存在横穿阀门、导致阀门部件下降的的负压降时，由于阀腔体积的增大以及横穿孔136和杆134的径向间隙的压力降，而导致阀腔内的压力下降，由此使阀门速度减小并在阀门关闭时导致延迟。
参照图4，该图示出了排气阀4-10的一个替换型实施例。排气阀4-10包括阀座4-12，此阀座包括接收在固定涡旋部件4-18的向上延伸的凹部4-16中的圆柱形侧壁部分4-14。阀门部件4-20毗邻阀座4-12和排气通道4-22配置。阀门部件4-20包括具有向后延伸的圆柱形壁部4-20b的盘形体部分4-20a。多个缺口4-20c配置在圆柱形壁部4-20b。阀门保持器4-24包括具有肩部4-24b的杯形体部分4-24a，其中阀门部件4-20与所述肩部抵接。弹簧4-26配置在杯形体部分4-24a，并将阀门部件4-20偏压在阀座4-12上。通道4-28通常中心定位在杯形部分4-24a的基底。保持器4-24包括径向延伸的凸缘部分4-24c。凸缘部分4-24c包括围绕凸缘4-24c在四周间隔开的通道4-30，从而使压缩气体穿过其排出。保持器4-24利用接收在凹部4-16侧壁上的凹槽4-34内的夹子4-32保持就位。在工作过程中，当阀门部件4-20开始打开时，体积4-36中的气体就流过缺口4-20c和孔4-28，从而使阀门快速打开。当缺口4-20c由阀门保持器4-24的杯形体部分4-24a关闭时，气流仅通过孔4-28和阀门4-20与保持器4-24之间的径向间隙。减少的气流提供更多的阻尼，从而减小了阀门部件4-20与阀门保持器4-28的肩部4-28b之间的冲击。
当阀门部件4-20开始关闭时，阀门部件4-20就开始在体积4-36和弹簧4-26中的压力作用下快速移动。当缺口4-20c打开以允许气流通过时，体积4-36中的压力就快速下降，并使向下按压在阀门部件4-20上的力减小，从而使阀门部件4-20与阀座4-12的冲击减小。
参照图5A-5B，现在将描述排气阀部件5-10的另一个实施例。排气阀5-10包括毗邻排气口5-14设置的阀座表面5-12。阀门部件5-16配置在固定涡旋部件5-20的向上开放的凹部5-18中。阀门保持器5-22由隔壁板5-24支撑。保持器包括圆柱形壁部5-22a，此壁部具有贯穿其延伸的径向延伸孔5-26。径向凸缘5-22b从抵靠隔壁板5-24设置的圆柱形侧壁5-22a径向向外延伸。径向向内延伸的凸缘部分5-22c从圆柱形侧壁部分5-22a的上游端伸出，并限定出用于接收阀门部件5-16的中心凸耳部分5-32的开口5-30。阀门部件5-16包括具有内表面的圆柱形外壁部分5-34，其中所述内表面接收保持器部件5-22的外表面。阀门部件5-16通过保持器5-22暴露于回压中，从而导致阀门部件5-16在压缩机停机时关闭。阀门部件5-16与向内延伸的凸缘部分5-22c之间的空间5-40在压力波动的过程中阻尼阀门部件5-16的运动。
参照图6A，阀门组件6-10基本上与阀门组件5-10相同，只是阀门部件6-16包括与阀门保持器5-22中的孔5-30的滑动配合，并且阀门部件6-16不包括外圆柱形表面例如阀门部件5-16的圆柱形表面5-34。利用这种布置，阀门部件6-16与保持器5-22的滑动啮合阻尼阀门部件6-16的运动。
参照图7A-7B，现在将描述排气阀部件7-10的另一个实施例。排气阀7-10包括毗邻配置在固定涡旋7-16中的排气口7-14设置的阀座表面7-12。阀门部件7-18配置在固定涡旋部件7-16的向上开放的凹部7-20中。阀门保持器7-22由消声器板7-24支撑。保持器7-22包括细长的基底部分7-26，此基底部分一端安装在消声器板7-24并在其第二端具有径向延伸的凸缘部分7-28。径向延伸的凸缘部分7-28包括贯穿其延伸的孔7-30。阀门部件7-18包括通常为平的基底部分7-32，其中该部分具有从其向后延伸的圆柱形侧壁7-34。圆柱形侧壁7-34配有围绕该圆柱形侧壁间隔开的凹形缺口7-36。
径向延伸的凸缘部分7-28接收在阀门部件的圆柱形延伸侧壁7-34内，以便阀门部件能够相对于保持器7-22进行轴向运动。阀门部件7-18任选地配有径向向内延伸的指部7-38，该指部在阀门组件7-10的安装过程中将阀门部件7-18保持在保持器7-22中。保持器7-22具有端部7-40，此端部接收在孔7-42中并径向向外卷曲，以便使保持器7-22保持在消声器板7-24上。消声器板还包括孔7-44(在图7B中最佳示出)，用于通过消声器板7-24排出压缩气体。密封环7-46设置在固定涡旋7-16与消声器板7-24之间。在工作过程中，阀门部件7-18与保持器7-22之间的空间7-50阻尼阀门部件7-18的运动。
参照图8A-8B，阀门组件8-10如图所示，基本上与如上所述的阀门组件7-10一样，只是阀门部件8-18还包括中心设置的轴向延伸凸耳8-20，该凸耳接收在配置在保持器8-24端部的凹部8-22内。凸耳8-20包括由保持器8-24的开口8-22中的肩部8-28啮合的径向延伸的指部8-26。
参照图15A-15C，其中共同的附图标记用来表示共同的部件(如图2和3中所公开的)，阀门部件15-10在阀门部件15-10的底部包括通常为圆柱形的部分15-12，当阀门部件15-10接近阀座15-14时，此部分与阀座15-14的圆柱形表面110啮合，并且二者之间具有控制间隙。阀座15-14在锥形阀座表面15-18的顶部包括圆柱形表面15-16，当阀门部件15-10接近阀座15-14时，此表面与阀门部件15-10的外圆柱形表面15-20啮合。结果，当圆柱形表面15-12，110；15-16，15-20啮合时，就形成座阻尼器腔15-22(如图15B所示)。当阀门部件15-10接近阀座15-14并形成腔15-22时，腔15-22内的气压由于其体积的减小和流动限制而升高，从而使气体通过相应圆柱形表面15-12，110；15-16，15-20之间的间隙而逃逸。在阀门关闭的过程中，座阻尼器腔15-22中的气压水平使阀门部件的速度减小，从而导致阀门15-10和座15-14啮合的冲击速度减小，因此使冲击诱发的应力减小，从而改善了阀门的可靠性和压缩机的声音特征。
以上对本发明的描述实质上仅仅是举例说明，因此，不脱离本发明要点的变型都在本发明的保护范围内。并不认为这些变型脱离本发明的精髓和保护范围。

Claims (19)

1、一种用于涡旋压缩机的排气阀，包括：
面对涡旋压缩机排气通道下游的阀座表面；
具有主体部分的阀门部件，所述主体部件用于啮合关闭所述排气通道的所述阀座表面，所述阀门部件包括从所述主体部分轴向延伸的导向部分；以及
与所述阀门部件的所述导向部分滑动啮合的保持器，所述保持器包括至少一个与所述阀门部件和所述保持器之间的空间相通的通道。
2、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述阀门部件的所述导向部分包括至少一个与所述阀门部件和所述保持器之间的空间相通的通风构造。
3、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述保持器包括贯穿其延伸并与所述阀门部件和所述保持器之间的空间相通的轴向延伸通道。
4、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述阀门部件具有圆柱形侧壁，所述侧壁包括至少一个与所述阀门部件和所述保持器之间的空间相通的通风构造。
5、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，在所述阀门部件与所述保持器之间还包括弹簧。
6、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述保持器包括圆柱形侧壁，所述侧壁具有多个贯穿其中的径向延伸的孔。
7、根据权利要求6所述的排气阀，其特征在于，所述阀门部件包括接收在所述保持器的所述圆柱形侧壁部分上的中心凸耳部分。
8、根据权利要求7所述的排气阀，其特征在于，所述阀门部件包括将所述保持器接收在其内的圆柱形外壁部分。
9、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述保持器包括细长基底部分，和接收在所述阀门部件的圆柱形侧壁部分上的径向延伸的凸缘部分，所述径向延伸的凸缘部分包括至少一个与所述阀门部件和所述保持器之间的空间相通的通道。
10、根据权利要求9所述的排气阀，其特征在于，所述保持器的所述细长基底部分安装到隔壁板上，所述隔壁板包括至少一个贯穿其延伸的排气通道。
11、根据权利要求1所述的排气阀，其特征在于，所述保持器具有用于将所述阀门部件接收在其内的杯形体部分。
12、根据权利要求2所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述阀门部件中的缺口。
13、根据权利要求4所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述圆柱形侧壁内部的狭槽。
14、根据权利要求2所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述阀门部件中的孔。
15、一种用于涡旋压缩机的排气阀，包括：
设置在涡旋压缩机的排气通道中的阀座表面，所述阀座表面面对排气通道的下游；
具有通常为杯形的主体的阀门部件，所述主体具有圆柱形侧壁和封闭所述圆柱形侧壁前端的基底部分，所述圆柱形侧壁包括至少一个形成于所述圆柱形侧壁上的通风孔；以及
保持器，所述保持器具有圆柱形外侧壁和设置在所述圆柱形外侧壁后端的保持器基底部分，中心杆从所述保持器基底部分轴向伸出，所述阀门部件的所述圆柱形侧壁滑动地接收在所述中心杆上，所述中心杆包括贯穿其轴向延伸的通孔。
16、根据权利要求15所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述圆柱形侧壁上的缺口。
17、根据权利要求15所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述圆柱形侧壁上的狭槽。
18、根据权利要求15所述的排气阀，其特征在于，所述至少一个通风构造包括在所述圆柱形侧壁上的孔。
19、一种用于涡旋压缩机的排气阀，包括：
阀座，所述阀座包括面对涡旋压缩机排气通道的下游的锥形座表面，和所述锥形座表面上游的通常为圆柱形的第一壁部分，以及所述锥形座表面下游的通常为圆柱形的第二壁部分；
具有主体部分的阀门部件，所述主体部分包括用于啮合关闭所述排气通道的所述锥形座表面的座啮合部分，所述阀门部件包括从所述座啮合部分轴向向后延伸的通常为圆柱形的第一部分，和从所述座啮合部分轴向向前延伸的通常为圆柱形的第二部分，其中所述座啮合部分、所述阀门部件的所述通常为圆柱形的第一部分和所述通常为圆柱形的第二部分，与所述锥形座表面、所述通常为圆柱形的第一部分和所述通常为圆柱形的第二部分配合，从而形成座阻尼器腔，同时所述阀门部件移向所述阀座。
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