CN106151038B - 涡旋压缩机及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡旋压缩机，包括压缩组件、驱动组件、上支架和背压腔组件。压缩组件包括静涡旋盘和动涡旋盘，动涡旋盘相对于静涡旋盘以180度的相位差偏心设置；驱动组件包括曲轴和电机，动涡旋盘套设在曲轴上，曲轴带动动涡旋盘同步转动；上支架适用于支撑压缩组件；背压腔组件置于动涡旋盘与上支架之间，与上支架、动涡旋盘形成背压腔，背压腔连通曲轴的中心油道，背压腔的中心偏离静涡旋盘的中心，背压腔组件与动涡旋盘保持相位同步。本发明还涉及一种空调器。本发明的涡旋压缩机及空调器，减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的摩擦功耗，避免了异常磨损，提高了该涡旋压缩机的性能和可靠性，使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

Description

涡旋压缩机及空调器

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种涡旋压缩机及空调器。

背景技术

涡旋压缩机一般包括密闭的外壳、动涡旋盘、静涡旋盘、曲轴、机座、防自转机构以及电机等部件组成。动涡旋盘、静涡旋盘的型线均是涡旋形，动涡旋盘相对于静涡旋盘偏心并以180度相位差安装，且动涡旋盘和静涡旋盘会在轴向方向的几条直线上接触(在横截面上则为几个点接触，及啮合点)。动涡旋盘型线的端部与静涡旋盘型线的底部相接触，于是在动涡旋盘、静涡旋盘间形成了一系列月牙形容腔，即基元容积。在动涡旋盘以静涡旋盘的中心以旋转中心并以一定的旋转半径做无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动。此时，冷媒被逐渐推向中心空间，其容积不断缩小而气体压力不断升高，直至与中心排气孔相通，高压冷媒被排出泵体。

涡旋压缩机在工作时，由于气体力主要作用在动涡旋盘上，使其在静涡旋盘与支架之间沿轴向浮动并承受很大的轴向气体力作用，且轴向气体力随着曲轴转角和工况而变化。这会使得动涡旋盘发生倾斜或脱离静涡旋盘，造成较大的气体泄漏和零部件异常摩擦与磨损。

通常在动涡旋盘的背面设置相对静涡旋盘(或上支架)固定的背压腔，并使该背压腔处于高压环境或引入中间压力，利用背压腔中的气体驱动力驱使动涡旋盘沿轴向与静涡旋盘接触，以保证轴向密封。但压缩机在运行过程中背压力所产生的反倾覆力矩作用力臂减小且受限，直接影响涡旋压缩机的能效及可靠性。

发明内容

鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种涡旋压缩机及空调器，在保证一定反倾覆力矩的情况下，增大了反倾覆力矩的有效作用力臂，从而提高了该涡旋压缩机的性能与可靠性，使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种涡旋压缩机，包括：

压缩组件，所述压缩组件包括静涡旋盘和动涡旋盘，所述动涡旋盘相对于所述静涡旋盘以180度的相位差偏心设置；

驱动组件，所述驱动组件包括曲轴和电机，所述动涡旋盘套设在所述曲轴上，所述曲轴带动所述动涡旋盘同步转动；

上支架，适用于支撑所述压缩组件；以及

背压腔组件，所述背压腔组件置于所述动涡旋盘与所述上支架之间，与所述上支架、所述动涡旋盘形成背压腔，所述背压腔连通所述曲轴的中心油道，所述背压腔的中心偏离所述静涡旋盘的中心，且所述背压腔组件与所述动涡旋盘保持相位同步。

在其中一个实施例中，所述背压腔组件包括背压腔基板和密封圈；

所述背压腔基板为圆环形板，所述背压腔基板上开设有凹槽，所述凹槽偏心设置在所述背压腔基板上，所述凹槽与所述上支架、所述动涡旋盘形成所述背压腔；

所述背压腔基板的上端面和下端面上均设置有密封槽，每个所述密封槽内对应设置有一个所述密封圈。

在其中一个实施例中，所述曲轴上设置有相位同步驱动轴，所述背压腔基板上设置有与所述相位同步驱动轴相适配的通孔，从而使所述背压腔基板与所述相位同步驱动轴转动连接，所述背压腔基板与所述动涡旋盘保持相位同步。

在其中一个实施例中，所述曲轴上还设置有曲轴平衡部，所述相位同步驱动轴设置在所述曲轴平衡部上。

在其中一个实施例中，所述动涡旋盘的动涡旋盘基板上存在有动涡旋盘倾覆支撑点A和动涡旋盘倾覆脱离点B；

所述动涡旋盘倾覆支撑点A与所述动涡旋盘倾覆脱离点B的连线的一条垂线段MN通过所述静涡旋盘的中心，所述背压腔的中心置于所述垂线段MN与所述动涡旋盘倾覆脱离点B所在侧的所述动涡旋盘的动涡旋盘基板围成的区域内。

在其中一个实施例中，所述背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂大于或等于所述动涡旋盘的动涡旋盘基板的半径，且小于或等于所述动涡旋盘的动涡旋盘基板的直径。

在其中一个实施例中，所述压缩组件还包括十字滑环，所述十字滑环置于所述动涡旋盘与所述上支架之间。

本发明还提供了一种空调器，包括上述任一项所述的涡旋压缩机。

本发明的有益效果是：

本发明的涡旋压缩机及空调器，通过将背压腔的中心设置在偏离静涡旋盘的中心处，增大了背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂，从而减小了背压腔的背压力，减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的正压力作用，减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的摩擦功耗，避免了异常磨损，通过将背压腔组件与动涡旋盘保持相位同步旋转，使得背压腔的反倾覆力矩保持恒定，从而提高了该涡旋压缩机的性能和可靠性，使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

附图说明

图1为本发明的涡旋压缩机一实施例的剖视图；

图2为图1的局部放大图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为背压腔基板一实施例的示意图；

图5为曲轴一实施例的示意图；

图6为本发明的涡旋压缩机与现有技术的涡旋压缩机的对比图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的涡旋压缩机及空调器作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。

参见图1至图6，如图1所示，本发明的涡旋压缩机1包括压缩组件2、驱动组件3、上支架9和背压腔组件。压缩组件2包括静涡旋盘5、动涡旋盘6和十字滑环10，动涡旋盘6相对于静涡旋盘5以180度的相位差偏心设置，且静涡旋盘5和动涡旋盘6相互啮合形成多个月牙形的压缩腔。十字滑环10设置在上支架9与动涡旋盘6之间。十字滑环10用于防止动涡旋盘6的自转，本实施例中的十字滑环10优选为欧式环。为保证十字滑环10的安装的稳固性，在上支架9上开设有与十字滑环10相适配的十字滑环槽，十字滑环10镶嵌在上支架9上的十字滑环槽内。

驱动组件3包括曲轴13和电机4，电机4包括电机转子18和电机定子19，电机转子18与曲轴13连接，带动曲轴13同步转动。动涡旋盘6套设在曲轴13上，即动涡旋盘6的轴承孔座套装在曲轴13上，曲轴13带动动涡旋盘6同步转动。为保证电机4运转过程的平衡性，设置有与电机定子19连接的主平衡块16和与电机转子18连接的副平衡块20。其中，主平衡块16套设在曲轴13上，且主平衡块16上设置有用于防护的主平衡块罩17，副平衡块20上设置有用于防护的副平衡块罩21。

上支架9套设在曲轴13上，适用于支撑压缩组件2。为保证上支架9与曲轴13连接的稳定性，在上支架9和曲轴13之间设置有主轴承14，主轴承14用于支撑上支架9。背压腔组件置于动涡旋盘6与上支架9之间，与上支架9、动涡旋盘6形成背压腔，且背压腔连通曲轴13的中心油道，使得该涡旋压缩机的油池中的冷冻油可以经由曲轴13进入背压腔中。背压腔的中心偏离静涡旋盘5的中心，且背压腔组件与动涡旋盘6保持相位同步，因而背压腔可与曲轴转角保持一定的相位差同步旋转，使得背压腔的反倾覆力矩保持恒定。

传统的涡旋压缩机，由于背压腔的中心与静涡旋盘的中心重合，导致背压腔中背压力产生的反倾覆力矩的有效作用力臂减小，使得涡旋压缩机的能效和可靠性较低。本发明的涡旋压缩机，通过背压腔的中心偏离静涡旋盘的中心的设置，增大了背压腔中背压力产生的反倾覆力矩的有效作用力臂，从而减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的摩擦功耗，避免了异常磨损等，提高了压缩机的能效和可靠性。

作为一种可实施方式，背压腔组件包括背压腔基板12和密封圈11。如图4所示，本实施例中的背压腔基板12为圆环形板，背压腔基板套设在动涡旋盘6的轴承孔座上，可以随动涡旋盘6保持相位同步转动。为便于背压腔基板的装配，背压腔基板12上设置有与动涡旋盘6的轴承孔座相适配的轴孔12c，动涡旋盘6的轴承孔座贯穿背压腔基板上的轴孔12c后套设在曲轴13上。背压腔基板12上还开设有凹槽，凹槽偏心设置在背压腔基板12上，凹槽与上支架9、动涡旋盘6形成背压腔。

背压腔基板12的上端面和下端面上均设置有密封槽12a，每个密封槽12a内对应设置有一个密封圈11，密封圈11镶嵌在密封槽12a内。密封圈11用于分隔背压腔的高压和低压，同时保证了动涡旋盘6的密封效果。

该涡旋压缩机还包括安装在曲轴13下部的导油片28和吸油管27，吸油管27用于从压缩机的油池中吸取高压的冷冻油。在涡旋压缩机运行的过程中，由于导油片28和吸油管27的作用，油池中冷冻油经过曲轴13的中心油道被供给至涡旋压缩机的背压腔处。由于高压冷冻油的作用使得背压腔组件的密封圈11作用，以隔离高压和低压环境。

较优地，如图5所示，曲轴13上设置有相位同步驱动轴13a，背压腔基板12上设置有与相位同步驱动轴13a相适配的通孔12b，从而使得相位同步驱动轴13a与背压腔基板12转动连接，背压腔基板12与动涡旋盘6保持相位同步。这样，背压腔基板12能够随曲轴13同步转动，使得背压腔能够与曲轴转角保持一定相位差的同步旋转。因此，背压腔产生的背压力的作用点可以跟随动涡旋盘6的倾覆力矩的变化而变化，从而保证动涡旋盘良好的密封效果。

同时，背压腔能够与曲轴转角保持一定相位差的同步旋转，使得背压腔的反倾覆力矩恒定。如果只将背压腔偏离静涡旋盘的中心设置，会导致背压腔产生的反倾覆力矩随其有效作用力臂的周期性变化而变化，从而引起动涡旋盘5的运转不平稳。本发明的涡旋压缩机，通过曲轴13上的相位同步驱动轴13a带动背压腔基板12同步转动，使得背压腔的反倾覆力矩基本保持不变，进而使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

曲轴13上还设置有曲轴平衡部13b，相位同步驱动轴13a设置在曲轴平衡部13b上。通过设置曲轴平衡部13b可以增强相位同步驱动轴的强度，同时，还可以平衡曲轴的偏心量，使得曲轴等轴系组件更易于配平。

作为一种可实施方式，动涡旋盘6的动涡旋盘基板6a上存在有动涡旋盘倾覆支撑点A和动涡旋盘倾覆脱离点B。动涡旋盘倾覆支撑点A与动涡旋盘倾覆脱离点B的连线的一条垂线段MN通过静涡旋盘的中心01，背压腔的中心置于垂线段MN与动涡旋盘倾覆脱离点B所在侧的动涡旋盘的动涡旋盘基板6a围成的区域内。

如图6所示，由于气体力总是作用于动涡旋盘6，气体力对动涡旋盘6所产生的倾覆力矩使得动涡旋盘6总是在动涡旋盘倾覆脱离点B处脱离静涡旋盘5。且动涡旋盘6与曲轴13保持有一定的相位差，即动涡旋盘6总滞后于曲轴13的偏心方向(π/2-δ)，并且保证该相位差与曲轴13同步旋转。由于背压腔基板12可随曲轴13旋转，使得背压腔与曲轴转角保持一定的相位差旋转，因此，背压腔与动涡旋盘6之间保持一定的相位同步旋转。在该涡旋压缩机运行的过程中，可以得到动涡旋盘倾覆支撑点A与动涡旋盘倾覆脱离点B，经过静涡旋盘的中心01可以得到动涡旋盘倾覆支撑点A和动涡旋盘倾覆脱离点B的连线的垂线段MN。应当清楚的是，图6中的01是指静涡旋盘的中心，02是指动涡旋盘基板的中心。

由于背压腔的中心设置在偏离静涡旋盘的中心01的位置，因此，背压腔的中心可以位于直线MN的右侧区域的任一位置(即图6中的网格线所示的区域)，使得背压腔的反倾覆力矩的有效作用力臂增大L>L′。其中，L表示本发明的涡旋压缩机的背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂，L′表示现有技术的涡旋压缩机的背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂。L1表示本发明的涡旋压缩机的背压腔中背压力的作用点与动涡旋盘倾覆支撑点之间的距离，L1′表示现有技术的涡旋压缩机的背压腔中背压力的作用点与动涡旋盘倾覆支撑点之间的距离。

从图6中可以清楚的看出，由于背压腔的中心可以位于直线MN的右侧区域的任一位置，因此背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂大于或等于动涡旋盘6的动涡旋盘基板6a的半径，且小于或等于动涡旋盘6的动涡旋盘基板6a的直径，从而增大了背压腔的反倾覆力矩的有效作用力臂。在保证反倾覆力矩一定的情况下，可以减小背压力，从而减小动涡旋盘与静涡旋盘之间的正压力，以降低动涡旋盘与静涡旋盘之间的摩擦损耗，避免异常磨损或粘合。由于该涡旋压缩机在运转的过程中，可保证背压腔随曲轴转角保持一定相位差的同步旋转，使得背压力作用点总位于静涡旋盘的中心偏向动涡旋盘倾覆脱离点一侧。由于背压腔的随动性，可以保持反倾覆力矩的大小趋于恒定，使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

本实施例的涡旋压缩机还包括壳体29、吸气管7和排气管15，吸气管7和排气管15均伸出壳体29，与外界环境连通，且压缩组件2、驱动组件3、上支架9和背压腔组件均设置在壳体29内。具体地，吸气管7设置在压缩组件2上，与压缩组件2的吸气口连通，排气管15设置在上支架9与电机4形成的空腔内。

在该压缩机运转的过程中，制冷剂经过吸气管7进入压缩组件的压缩腔，动涡旋盘6以静涡旋盘5的中心为旋转中心做回转平动，并始终与静涡旋盘5保持良好的啮合状态。压缩腔不断向中心推移，使得压缩腔的容积不断减小，压缩腔内的压力不断被压缩。当压缩达到预定的压缩比时，制冷剂从静涡旋盘5中心的排气口排出，进入密封容器8的上部空间，经静涡旋盘5与上支架9的排气通道进入电机4的上部空间与密封容器8的下部空间，对电机4进行冷却，然后经排气管15排出涡旋压缩机。

本实施例的涡旋压缩机还包括下支架22、副轴承24和止推板25。下支架22置于驱动组件3的下方，适用于支撑驱动组件3，且下支架22套设在曲轴13上。副轴承24设置在下支架22与曲轴13之间，用于支撑下支架22和保证下支架22的稳定性。止推板25设置在下支架22的下方，并通过止推板紧固螺栓26固定在下支架22上，止推板25用于支撑下支架22和副轴承24，保证下支架22与曲轴13的配合，减小下支架22运转过程中的阻力。

本发明还提供了一种空调器，包括上述任一实施例中的涡旋压缩机。

本发明的涡旋压缩机及空调器，通过将背压腔的中心设置在偏离静涡旋盘的中心处，增大了背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂，从而减小了背压腔的背压力，减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的正压力作用，减小了动涡旋盘和静涡旋盘之间的摩擦功耗，避免了异常磨损，通过将背压腔组件与动涡旋盘保持相位同步旋转，使得背压腔的反倾覆力矩保持恒定，从而提高了该涡旋压缩机的性能和可靠性，使得该涡旋压缩机的运转更加平稳。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括：

压缩组件(2)，所述压缩组件(2)包括静涡旋盘(5)和动涡旋盘(6)，所述动涡旋盘(6)相对于所述静涡旋盘(5)以180度的相位差偏心设置；

驱动组件(3)，所述驱动组件(3)包括曲轴(13)和电机(4)，所述动涡旋盘(6)套设在所述曲轴(13)上，所述曲轴(13)带动所述动涡旋盘(6)同步转动；

上支架(9)，适用于支撑所述压缩组件；以及

背压腔组件，所述背压腔组件置于所述动涡旋盘(6)与所述上支架(9)之间，与所述上支架(9)、所述动涡旋盘(6)形成背压腔，所述背压腔连通所述曲轴(13)的中心油道，所述背压腔的中心偏离所述静涡旋盘(5)的中心，且所述背压腔组件与所述动涡旋盘(6)保持相位同步。

2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述背压腔组件包括背压腔基板(12)和密封圈(11)，所述背压腔基板(12)为圆环形板，所述背压腔基板(12)上开设有凹槽，所述凹槽偏心设置在所述背压腔基板(12)上，所述凹槽与所述上支架(9)、所述动涡旋盘(6)形成所述背压腔；所述背压腔基板(12)的上端面和下端面上均设置有密封槽(12a)，每个所述密封槽(12a)内对应设置有一个所述密封圈(11)。

3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述曲轴(13)上设置有相位同步驱动轴(13a)，所述背压腔基板(12)上设置有与所述相位同步驱动轴(13a)相适配的通孔(12b)，从而使所述背压腔基板(12)与所述相位同步驱动轴(13a)转动连接，所述背压腔基板(12)与所述动涡旋盘(6)保持相位同步。

4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述曲轴(13)上还设置有曲轴平衡部(13b)，所述相位同步驱动轴(13a)设置在所述曲轴平衡部(13b)上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述动涡旋盘(6)的动涡旋盘基板(6a)上存在有动涡旋盘倾覆支撑点A和动涡旋盘倾覆脱离点B，所述动涡旋盘倾覆支撑点A与所述动涡旋盘倾覆脱离点B的连线的一条垂线段MN通过所述静涡旋盘的中心(01)，所述背压腔的中心置于所述垂线段MN与所述动涡旋盘倾覆脱离点B所在侧的所述动涡旋盘(6)的动涡旋盘基板(6a)围成的区域内。

6.根据权利要求1-4任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述背压腔产生的反倾覆力矩的有效作用力臂大于或等于所述动涡旋盘(6)的动涡旋盘基板(6a)的半径，且小于或等于所述动涡旋盘(6)的动涡旋盘基板(6a)的直径。

7.根据权利要求6所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述压缩组件(2)还包括十字滑环(10)，所述十字滑环(10)置于所述动涡旋盘与所述上支架(9)之间。

8.一种空调器，其特征在于，包括权利要求 1-7任一项所述的涡旋压缩机。