CN211116580U - 压缩机涡盘结构及应用该结构的半封闭式涡旋压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩机涡盘结构及应用该结构的半封闭式涡旋压缩机，本实用新型半封闭式电动涡旋压缩机中的动涡盘和静涡盘的涡圈型线采用变径基圆渐开线涡圈型线设计，基圆半径与渐开线展角之间符合二次多项式的函数关系，涡圈从中心向外具有从大到小逐渐变化的壁厚，涡圈的始端采用对称圆弧修正，合理利用涡旋压缩机工作腔内压力分布，通过采用变壁厚的涡圈，增加涡盘的空间利用率，缩小涡盘整体尺寸，减少涡盘重量；静涡盘底面开设由多段圆弧曲线光滑过渡衔接而成的非圆形排气孔口，合理利用涡盘型线特征，具有良好的加工工艺性，降低排气阻力损失，减小排气无效容积，有效提高压缩机运行效率。

Description

压缩机涡盘结构及应用该结构的半封闭式涡旋压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机涡盘技术领域，特别涉及一种压缩机涡盘结构及应用该结构的半封闭式涡旋压缩机。

背景技术

半封闭式电动涡旋压缩机是目前新能源电驱动车辆空调压缩机首选机型，具有效率高、振动小、噪音低等特点。半封闭式电动涡旋压缩机工作过程中，其工作腔容积由动涡盘与静涡盘涡圈啮合而成，由于动涡盘的运转，工作腔逐步由外侧向内侧移动，其容积也随之发生变化，从而实现对制冷剂气体的吸气、压缩、排气过程。动涡盘与静涡盘作为半封闭式电动涡旋压缩机中的核心部件，其涡圈的型线设计是保证压缩机高效可靠运行的关键。传统的涡圈型线通常采用圆的渐开线，且涡圈壁厚固定不变。然而在涡旋压缩机工作时，动、静涡盘由外向内，所承受的气体压力由小变大，那么从涡圈强度方面考虑，从涡盘中心到外侧，对涡圈的厚度要求则逐渐减小。如果采用等壁厚的涡圈，在满足涡圈强度要求的情况下，则不能有效利用涡盘的物理空间；若根据涡圈从内向外的所承受的压力变化，采用变壁厚的涡圈型线，则既能满足涡圈强度要求，也能增加涡盘的物理空间利用率，亦或在满足相同吸气容积的情况下，缩小涡盘尺寸，减少涡盘重量。

此外，半封闭式电动涡旋压缩机排气孔口开设在静涡盘中心附近，排气孔口设计应具有排气阻力小、加工工艺好、无效容积小等特点。通常情况下，可采用加工方便的圆形排气孔口。然而，受到涡圈参数的限制，在满足一定孔口截面的情况，采用圆形排气孔口，会造成较大的排气无效容积。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理的压缩机涡盘结构及应用该结构的半封闭式涡旋压缩机。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：

一种压缩机涡盘结构，其包括静涡盘及动涡盘，所述动涡盘和静涡盘上的涡圈型线均采用变径基圆渐开线型，所述静涡盘上设有排气孔口，该排气孔口的外形轮廓由多段圆弧曲线光滑过渡衔接而成。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动涡盘和静涡盘的涡圈型线完全相同，涡圈型线的渐开线基圆半径与其展开角满足二次多项式关系。

作为本实用新型的一种优选方案，所述排气孔口的外形轮廓由第一圆弧、第二圆弧、第三圆弧和第四圆弧依次相切连接而成，其中第二圆弧和第四圆弧相对于第一圆弧和第三圆弧的中心连线镜像对称。此排气孔口的外形轮廓设计方案，不仅具有良好的加工工艺性，还可以合理利用涡圈型线始端形状，设计合适的排气孔口面积，增加排气开始时排气孔口打开速率，降低排气阻力，并减小排气无效容积。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动涡盘和静涡盘的涡圈型线始端依次设有连接圆弧和修正圆弧。采用对称圆弧修正方式，即采用一段修正圆弧和一段连接圆弧替代涡圈始端，防止由刀具干涉引起的始端强度降低和无效容积的形成。

作为本实用新型的一种优选方案，所述第四圆弧与所述修正圆弧相重合。

作为本实用新型的一种优选方案，所述排气孔口靠近工作腔一侧部位为四段圆弧边界孔，该排气孔口靠近排气阀侧部位为圆形边界孔，四段圆弧边界孔和圆形边界孔之间设有锥面过渡，以减小排气流动损失，增加阀片受力均匀性。

一种半封闭式电动涡旋压缩机，其包括上述的静涡盘及动涡盘。

作为本实用新型的一种优选方案，半封闭式电动涡旋压缩机还包括机壳、排气盖、轴承座、偏心套、偏心轴、电机、动盘轴承、主轴承和副轴承，所述机壳和排气盖相固定形成内部具有可开启空腔的壳体；所述动涡盘和静涡盘侧相向安装在可开启空腔内，且动涡盘中心相对于静涡盘中心具有一定偏心，动涡盘和静涡盘的涡圈相互啮合，构成多对月牙形工作腔，动涡盘通过动盘轴承与偏心套配合，偏心套与偏心轴连接，偏心轴由主轴承和副轴承支撑，电机位于主轴承和副轴承之间，机壳上开设进气口，在机壳的内壁面与电机的定子之间设有气流通道，该通道与静涡盘外圆柱面上的吸气口连通，排气盖与静涡盘的端面围成排气空腔，排气空腔的一端与排气口联通，另一端与静涡盘上的排气孔口联通，排气孔口的开闭由气阀组件的开闭决定。

作为本实用新型的一种优选方案，所述机壳和排气盖通过螺钉安装固定。

作为本实用新型的一种优选方案，所述动涡盘的底面设有六个圆柱孔，分别设有销环，并与轴承座上六个轴销配合构成防自传机构。

本实用新型的有益效果为：本实用新型结构设计巧妙，合理将动涡盘和静涡盘的涡圈型线采用变径基圆渐开线设计，从而使得涡圈的壁厚从内向外逐渐变小，满足变壁厚的要求，并科学利用涡旋压缩机工作腔内压力分布，通过采用变壁厚的涡圈，增加涡盘的空间利用率，缩小涡盘整体尺寸，减少涡盘重量；而且排气孔口的外形轮廓设计合理，不仅具有良好的加工工艺性，还可以合理利用涡圈型线始端形状，设计更合适的排气孔口面积，有效增加排气开始时排气孔口打开速率，降低排气阻力和减小排气无效容积，从而提高半封闭式电动涡旋压缩机的工作效率，利于广泛推广应用。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型中涡圈型线示意图。

图2是本实用新型中静涡盘与动涡盘啮合示意图。

图3是本实用新型中的排气孔结构示意图。

图4是图3的A-A向剖视结构示意图。

图5是本实用新型中半封闭式电动涡旋压缩机的结构示意图。

具体实施方式

实施例：见图1至图5，本实用新型一种半封闭式电动涡旋压缩机，其包括上述的静涡盘1及动涡盘2、机壳6、排气盖15、轴承座5、偏心套11、偏心轴8、电机7、动盘轴承12、主轴承10和副轴承9，所述机壳6和排气盖15通过螺钉14相固定形成内部具有可开启空腔的壳体；所述动涡盘2和静涡盘1侧相向安装在可开启空腔内，在偏心轴8、主轴承10和副轴承9的定位下，动涡盘2中心相对于静涡盘1中心具有一定偏心，动涡盘2和静涡盘1的涡圈相互啮合，构成多对月牙形工作腔，所述动涡盘2的底面设有六个圆柱孔，分别设有销环3，并与轴承座5上六个轴销4配合构成防自传机构。动涡盘2通过动盘轴承12与偏心套11配合，偏心套11与偏心轴8连接，偏心轴8由主轴承10和副轴承9支撑，电机7位于主轴承 10和副轴承9之间，机壳6上开设进气口，在机壳6的内壁面与电机7的定子之间设有气流通道，该通道与静涡盘1外圆柱面上的吸气口连通，排气盖15与静涡盘 1的上端面围成排气空腔，排气空腔的一端与排气口联通，另一端与静涡盘1上的排气孔口113相联通，排气孔口113的开闭由气阀组件13的开闭决定。

工作时，在电机7的驱动下，偏心轴8绕轴心旋转，进而驱动动涡盘2做平动回转运动。因为动涡盘2的运动，由动涡盘2和静涡盘1围成的多对工作腔容积周期性变化，从而实现半封闭式电动涡旋压缩机的吸气、压缩、排气的一系列工作循环过程。低压制冷剂气体首先从机壳6左侧进口进入，经过电机7的定子与机壳6上的气流通道，到达静涡盘1外侧，通过静涡盘1外侧孔口进入工作腔，经压缩后，高压制冷剂气体通过开设在静涡盘1中心的排气孔口113和排气阀组件 13流入排气盖15的高压腔，再经油气分离，由壳体的出口排出。

由于所述动涡盘2和静涡盘1上的涡圈型线均采用变径基圆渐开线型，且所述动涡盘2和静涡盘1的涡圈型线完全相同。在同一横截面，二者涡圈型线相位角相差180°。下面以静涡盘1为例来进行涡圈的结构描述。

如图1所示，上述涡圈的内侧壁面101和外侧壁面104均采用变径基圆的渐开线型线。其中涡圈外侧璧面104型线满足：

同时，涡圈内侧壁面101渐开线满足：

式中，φ为渐开线展角，ρ为动盘回转半径，Φ_E为渐开线最大展角。此外，f_a(φ)为基圆半径，是关于渐开线展角的函数，满足二次多项式函数关系：

f_a(φ)＝k₁φ²+k₂φ+a₀

式中，常数项k₁＜0，k₂≤0，a₀为最大的基圆105半径。

上述的涡圈内侧101、外侧104渐开线的基圆从涡圈中心向外逐渐变小，由最大基圆105的半径a₀逐渐减小到最小基圆106的半径f_a(Φ_E)，从而使得涡圈的壁厚从中心向外逐渐变小。

上述涡圈始端，采用对称圆弧方法进行了修正，修正段包含一段连接圆弧 103和一段修正圆弧102，满足：连接圆弧103与外侧壁面104型线相切、修正圆弧102与内侧壁面101型线相切、修正圆弧102和连接圆弧101相切，有效防止由刀具干涉引起的始端强度降低和无效容积的形成。

如图2所示，动涡盘2与静涡盘1采用完全相同的涡圈型线，当动涡盘2 相对于静涡盘1以偏心距ρ偏心安装时，动涡盘2内、外壁面与静涡盘1外、内壁面实现啮合，形成多对工作腔容积。半封闭式电动涡旋压缩机工作时，工作腔未封闭前，从涡圈外侧进气，涡圈封闭后，随着工作腔容积的减小实现增压，然后从开设在静涡盘1底面的排气孔口113排出。

上述排气孔口113具有非圆形截面特征。其中，如图3所示，排气孔口截面由四段圆弧组成，第四圆弧110与涡圈内壁面的修正圆弧102重合，第四圆弧110和第二圆弧108相对于第一圆弧107和第三圆弧109的中心连线镜像对称，以上四条圆弧依次相切。

上述排气孔口113的第二圆弧108和第三圆弧109的位置需保证正处于排气过程的排气腔，不能与正在压缩过程的压缩腔串通。此排气孔口113的截面外形设计方案，不仅具有良好的加工工艺性，还可以合理利用涡圈型线始端形状，设计合适的排气孔口面积，增加排气开始时排气孔口打开速率，降低排气阻力，并减小排气无效容积。

如图3和图4所示，上述排气孔口113的工作腔侧采用非圆截面，阀座侧采用圆形截面112，之间采用锥面111过渡，以减小排气流动损失，增加阀片受力均匀性。

本实用新型半封闭式电动涡旋压缩机的工作中的动涡盘和静涡盘的涡圈型线采用变径基圆渐开线涡圈型线设计，基圆半径与渐开线展角之间符合二次多项式的函数关系，涡圈从中心向外具有从大到小逐渐变化的壁厚，涡圈的始端采用对称圆弧修正，合理利用涡旋压缩机工作腔内压力分布，通过采用变壁厚的涡圈，增加涡盘的空间利用率，缩小涡盘整体尺寸，减少涡盘重量；静涡盘底面开设由由多段圆弧曲线光滑过渡衔接而成的非圆形排气孔口113，合理利用涡盘型线特征，具有良好的加工工艺性，降低排气阻力损失，减小排气无效容积，有效提高压缩机运行效率。

以上仅为本实用新型的一个实例，并非因此限制此实用新型的专利实施范围。为此，根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。如本实用新型上述实施例所述，采用与其相同或相似的结构而得到的其它结构的结构及压缩机，均在本实用新型保护范围内。

Claims (10)

1.一种压缩机涡盘结构，其包括静涡盘(1)及动涡盘(2)，其特征在于：所述动涡盘(2)和静涡盘(1)上的涡圈型线均采用变径基圆渐开线型，所述静涡盘(1)上设有排气孔口(113)，该排气孔口(113)的外形轮廓由多段圆弧曲线光滑过渡衔接而成。

2.根据权利要求1所述的压缩机涡盘结构，其特征在于，所述动涡盘(2)和静涡盘(1)的涡圈型线完全相同，涡圈型线的渐开线基圆半径与其展开角满足二次多项式关系。

3.根据权利要求1所述的压缩机涡盘结构，其特征在于，所述排气孔口(113)的外形轮廓由第一圆弧(107)、第二圆弧(108)、第三圆弧(109)和第四圆弧(110)依次相切连接而成，其中第二圆弧(108)和第四圆弧(110)相对于第一圆弧(107)和第三圆弧(109)的中心连线镜像对称。

4.根据权利要求3所述的压缩机涡盘结构，其特征在于，所述动涡盘(2)和静涡盘(1)的涡圈型线始端依次设有连接圆弧(102)和修正圆弧(103)。

5.根据权利要求4所述的压缩机涡盘结构，其特征在于，所述第四圆弧(110)与所述修正圆弧(103)相重合。

6.根据权利要求1所述的压缩机涡盘结构，其特征在于，所述排气孔口(113)靠近工作腔一侧部位为四段圆弧边界孔，该排气孔口(113)靠近排气阀侧部位为圆形边界孔，四段圆弧边界孔和圆形边界孔之间设有锥面(111)过渡。

7.一种半封闭式电动涡旋压缩机，其特征在于，其包括权利要求1-6中任意一项所述的静涡盘(1)及动涡盘(2)。

8.根据权利要求7所述的半封闭式电动涡旋压缩机，其特征在于，其还包括机壳(6)、排气盖(15)、轴承座(5)、偏心套(11)、偏心轴(8)、电机(7)、动盘轴承(12)、主轴承(10)和副轴承(9)，所述机壳(6)和排气盖(15)相固定形成内部具有可开启空腔的壳体；所述动涡盘(2)和静涡盘(1)涡圈侧相向安装在可开启空腔内，且动涡盘(2)中心相对于静涡盘(1)中心具有一定偏心，动涡盘(2)和静涡盘(1)的涡圈相互啮合，构成多对月牙形工作腔，动涡盘(2)通过动盘轴承(12)与偏心套(11)配合，偏心套(11)与偏心轴(8)连接，偏心轴(8)由主轴承(10)和副轴承(9)支撑，电机(7)位于主轴承(10)和副轴承(9)之间，机壳(6)上开设进气口，在机壳(6)的内壁面与电机(7)的定子之间设有气流通道，该通道与静涡盘(1)外圆柱面上的吸气口连通，排气盖(15)与静涡盘(1)的端面围成排气空腔，排气空腔的一端与排气口联通，另一端与静涡盘(1)上的排气孔口(113)联通，排气孔口(113)的开闭由气阀组件(13)的开闭决定。

9.根据权利要求8所述的半封闭式电动涡旋压缩机，其特征在于，所述机壳(6)和排气盖(15)通过螺钉(14)安装固定。

10.根据权利要求7所述的半封闭式电动涡旋压缩机，其特征在于，所述动涡盘(2)的底面设有六个圆柱孔，分别设有销环(3)，并与轴承座(5)上六个轴销(4)配合构成防自传机构。

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