CN109306959A - 一种背压腔稳压结构及具有其的涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种背压腔稳压结构及具有其的涡旋压缩机，背压腔稳压结构包括静涡旋盘和动涡旋盘，两者之间形成压缩腔；静涡旋盘远离动涡旋盘的一侧设有背压腔，背压腔连接有中压孔；动涡旋盘内部设有稳压腔；动涡旋盘上设有第一通孔和第二通孔；第一通孔一端与稳压腔相连接，动涡旋盘转动至预设位置时，第一通孔另一端与中压孔相连通；第二通孔的相对两端分别连接压缩腔和稳压腔。本发明通过第一通孔和中压孔的导通配合将稳压腔的中间压力引入静涡旋背面的背压腔，引入背压腔的压力可以通过改变第一通孔与第二通孔的孔径和第一通孔的转角范围进行灵活设计，不会出现背压腔的中压力波动过大的问题，使得压缩机运行更平稳可靠。

Description

一种背压腔稳压结构及具有其的涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种背压腔稳压结构及具有其的涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机主要由壳体、压缩机构、支撑机构、驱动机构、工作流体吸入管和工作流体排出管等零部件组成。压缩机构由动涡旋部件和静涡旋部件组成。驱动机构包括定子组件和曲轴转子组件，曲轴驱动动涡旋部件，由于动涡旋部件上设置有防自转机构,使得动涡旋部件相对于静涡旋部件做平动转动。由静涡旋部件的螺旋涡卷与动涡旋部件的螺旋涡卷限定成的压缩腔室容积逐渐变小，腔室中的制冷剂压力不断升高，从而经由工作流体吸入管吸入压缩腔室内的制冷剂被压缩并最终从涡旋部件中心处的排气口排出，并从工作流体排出管排出压缩机到外部制冷循环回路。由此实现制冷剂吸入、压缩、排出的工作循环过程。涡旋压缩机广泛应用于空调及热泵领域。
现有涡旋压缩机常将中间压缩腔的中间压力引入静涡旋背面的背压腔，利用引入背压腔的中压力做为背压力，以此来完成涡旋压缩机泵体间的轴向密封设计。传统涡旋压缩机通常在静涡旋上开设中压孔将中间压缩腔与背压腔连通，这种常规设计很难通过孔位、孔径来控制中压孔连通压缩腔的角度范围，而连通角度范围过大将造成引入背压腔的中压力波动过大，从而引发泵体泄漏，此外背压力波动也会导致动涡盘受力不均，加速动涡盘与上支架磨损，从而影响压缩机的可靠性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种背压腔稳压结构，以解决现有中压孔的连通角度范围过大导致引入背压腔的中压力波动过大，从而造成的泵体泄漏、动涡盘受力不均等问题。
为实现上述目的，本发明提出的技术方案如下：一种背压腔稳压结构，包括相配合的静涡旋盘和动涡旋盘，所述静涡旋盘和动涡旋盘之间形成压缩腔；其中，所述静涡旋盘远离所述动涡旋盘的一侧设有背压腔，所述背压腔连接有中压孔；所述动涡旋盘内部设有稳压腔；所述动涡旋盘上设有至少一个第一通孔和至少一个第二通孔；其中，所述第一通孔一端与所述稳压腔相连接，所述动涡旋盘转动至预设位置时，所述第一通孔另一端与所述中压孔相连通；所述第二通孔的相对两端分别连接所述压缩腔和所述稳压腔。
根据本发明提供的背压腔稳压结构，在动涡旋盘内开设稳压腔，第一通孔、稳压腔和第二通孔相连通，通过第一通孔和中压孔的导通配合将稳压腔的中间压力引入静涡旋背面的背压腔，引入背压腔的压力可以通过改变第一通孔与第二通孔的孔径和第一通孔的转角范围进行灵活设计，不会出现背压腔的中压力波动过大的问题，使得压缩机运行更平稳可靠。
另外，根据本发明上述实施例的一种背压腔稳压结构，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个示例，所述静涡旋盘包括相连接的第一基板和第一旋齿，所述动涡旋盘包括相连接的第二基板和第二旋齿；所述第一基板和所述第二基板相对设置，所述第一旋齿和所述第二旋齿相互配合；其中，所述第二基板内设有所述稳压腔。
根据本发明的一个示例，所述第一基板设有所述中压孔，所述第二旋齿设有所述第一通孔，所述第二基板设有所述第二通孔。
根据本发明的一个示例，所述第一基板靠近所述第二基板的表面上设有第一沉槽；所述中压孔一端位于所述第一沉槽内，另一端与所述背压腔相连接。
根据本发明的一个示例，所述第一旋齿设有所述中压孔，所述第二基板设有所述第一通孔和所述第二通孔。
根据本发明的一个示例，所述第二基板靠近所述第一基板的表面上设有第二沉槽，所述第一通孔一端位于所述第二沉槽内，另一端与所述稳压腔相连接。
根据本发明的一个示例，所述第二基板设有盲孔，所述盲孔的开口端安装有堵头，所述堵头和所述盲孔密封配合形成所述稳压腔。
根据本发明的一个示例，所述盲孔的开设方向垂直于所述动涡旋盘的轴向。
本发明的第二目的在于提供一种涡旋压缩机，其具有上述技术方案所述的背压腔稳压结构。
根据本发明的一个示例，包括壳体、分隔板和盖体；所述壳体和所述盖体形成容腔，所述分隔板置于所述容腔内，并将所述容腔分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室内安装有所述背压腔稳压结构；所述分隔板设有连通所述第一腔室和所述第二腔室的通孔，所述通孔处安装有止回阀。
以上附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本现有技术的动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(一)；
图2为本现有技术的动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(二)；
图3为本现有技术的动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(三)；
图4为本现有技术的动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(四)；
图5为本发明实施例的第一种动涡旋盘的结构示意图；
图6为本发明实施例的第一种动涡旋盘的剖面图；
图7为本发明实施例的第一种静涡旋盘的结构示意图；
图8为本发明实施例的第一种静涡旋盘的剖面图；
图9为本发明实施例的第一种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(一)；
图10为本发明实施例的第一种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(二)；
图11为本发明实施例的第二种动涡旋盘的结构示意图；
图12为本发明实施例的第二种动涡旋盘的剖面图；
图13为本发明实施例的第二种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(一)；
图14为本发明实施例的第二种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(二)；
图15为本发明实施例的第三种动涡旋盘的结构示意图；
图16为本发明实施例的第三种动涡旋盘的剖面图；
图17为本发明实施例的第三种静涡旋盘的结构示意图；
图18为本发明实施例的第三种静涡旋盘的剖面图；
图19为本发明实施例的第三种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(一)；
图20为本发明实施例的第三种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(二)；
图21为本发明实施例的第四种动涡旋盘的结构示意图；
图22为本发明实施例的第四种动涡旋盘的剖面图；
图23为本发明实施例的第四种静涡旋盘的结构示意图；
图24为本发明实施例的第四种静涡旋盘的剖面图；
图25为本发明实施例的第四种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(一)；
图26为本发明实施例的第四种动涡旋盘和静涡旋盘配合状态示意图(二)；
图27为本发明实施例的第一种涡旋压缩机的结构示意图；
图28为本发明实施例的第二种涡旋压缩机的结构示意图；
图29为本发明实施例的第三种涡旋压缩机的结构示意图；
图30为本发明实施例的第四种涡旋压缩机的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1.静涡旋盘；2.动涡旋盘；3.背压腔；4.中压孔；5.稳压腔；6.第一通孔；7.第二通孔；8.第一基板；9.第一旋齿；10、第二基板；11.第二旋齿；12.第一沉槽；13、第二沉槽；14.盲孔；15.堵头；16.壳体；17.分隔板；18.盖体；19.密封盖；20.防自转机构；21.上支架支撑板；22.偏心套；23.主平衡块；24.上支架底座；25.轴系组件；26.止回阀片；27.止回阀座；28.密封台。
实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
附图1-4为现有动涡旋盘2和静涡旋盘1在不同时刻的配合状态示意图。具体的，如图1所示，泵体运行至转角α1，静涡旋盘1中压孔4关闭，如图2所示，泵体运行至转角β1，静涡旋盘1中压孔4在周期中首次开启，如图3所示，泵体运行至转角α2，静涡旋盘1中压孔4首次关闭，如图4所示，泵体运行至转角β2，静涡旋盘1中压孔4在周期中第二次开启。则静涡旋盘1中压孔4开启的转角范围是从β1→α2、β2→α1，关闭的转角范围是从α2→β2、α1→β1。其中开启的转角范围较大，涉及的压缩腔压力波动大，直接引起背压腔3压力波动大，动涡旋运行不平稳，引起泵体轴向泄漏，此外背压力波动也会导致动涡盘受力不均，加速动涡盘与上支架磨损，从而影响压缩机的可靠性。
基于上述结构中存在的问题，本实施例对动涡旋盘2和静卧旋盘进行了改进，提供了一种背压腔3稳压结构，该结构包括相配合的静涡旋盘1和动涡旋盘2，静涡旋盘1和动涡旋盘2之间形成压缩腔；静涡旋盘1远离动涡旋盘2的一侧设有上述的背压腔3，背压腔3连接有中压孔4。
上述结构与现有技术相同，本实施例的改进之处在于：在动涡旋盘2内部设有稳压腔5；动涡旋盘2上设有至少一个第一通孔6和至少一个第二通孔7；其中，第一通孔6一端与稳压腔5相连接，动涡旋盘2转动至预设位置时，第一通孔6另一端与中压孔4相连通；第二通孔7的相对两端分别连接压缩腔和稳压腔5。
该结构通过第一通孔6和中压孔4的导通配合将稳压腔5的中间压力引入静涡旋背面的背压腔3，引入背压腔3的压力可以通过改变第一通孔6与第二通孔7的孔径和第一通孔6的转角范围进行灵活设计，不会出现背压腔3的中压力波动过大的问题，使得压缩机运行更平稳可靠。
本实施例的静涡旋盘1包括相连接的第一基板8和第一旋齿9，动涡旋盘2包括相连接的第二基板10和第二旋齿11，第一基板8和第二基板10相对设置，第一旋齿9和第二旋齿11相互配合；并且在第二基板10内设有稳压腔5。
具体的，本实施例在第二基板10形成稳压腔5的形成方式有多种，例如在加工时直接作出具有空腔的基板，但是该结构难于加工。因此本实施例的稳压腔5优选由盲孔14和堵头15形成，即如图5、6、11、12、15、16、21和22所示，本实施例在第二基板10的侧壁上开设有盲孔14，盲孔14的开口端安装有堵头15，堵头15和盲孔14密封配合形成稳压腔5。为了延长盲孔14的长度，本实施例的盲孔14开设方向与动涡旋盘2的轴向相垂直。
而由于动涡旋盘2和静卧旋盘均具有基板和旋齿，因此第一通孔6和中压孔4在两者上的开设方式可以有多种：
第一种方式：例如图5-10所示，在第一旋齿9设有中压孔4，在第二基板10设有第一通孔6和第二通孔7，其中第一通孔6和第二通孔7的数量均可以为一个或多个，而且第一通孔6和第二通孔7根据需求设计两者间距。其中第一通孔6随动涡旋盘2绕静涡旋盘1做一半径为偏心量的圆周运动，经过设计，第一通孔6中心的圆运动轨迹会经过开设于第一旋齿9上的中压孔4的中心，两者相交的转角范围从α至β。在该范围内，开设于第二基板10的第一通孔6与开设于第一旋齿9上的中压孔4相连通，由于第一通孔6与第二通孔7连通，而中压孔4与背压腔3相连通。由于第一通孔6、稳压腔5、第二通孔7和压缩强依次连通，因此设计压力将通过中压孔4和第一通孔6被导入背压腔3种，而且导通的转角范围可通过中压孔4和第一通孔6的孔径及位置来设计控制。因此在这种结构下，引入背压腔3的压力将可以根据产品需要而进行灵活设计，从而压缩机运行更平稳可靠，容积效率与可靠性得到提升。
第二种方式：在上述结构的基础上，如图11-14所示，本实施例还在第二基板10靠近第一基板8的表面上设有第二沉槽13，第一通孔6一端位于第二沉槽13内，另一端与稳压腔5相连接。第二沉槽13的设置目的是为了在不改变第一通孔6孔径的前提下适当延伸第一通孔6和中压孔4的相交的转角范围。
第三种方式：再例如图15-20所示，还可以在第一基板8设有中压孔4，第二旋齿11设有第一通孔6，第二基板10设有第二通孔7。同理，第一通孔6随动涡旋盘2绕静涡旋盘1做一半径为偏心量的圆周运动，经过设计，第一通孔6中心的圆运动轨迹会经过开设于静涡旋盘1压缩腔底面的中压孔4的中心，其相交的转角范围从α至β。在该范围内，第一通孔6与中压孔4相连通，由于第一通孔6、稳压腔5、第二通孔7和压缩强依次连通，因此设计压力将通过中压孔4和第一通孔6被导入背压腔3种，而且导通的转角范围可通过中压孔4和第一通孔6的孔径及位置来设计控制。因此在这种结构下，引入背压腔3的压力将可以根据产品需要而进行灵活设计，从而压缩机运行更平稳可靠，容积效率与可靠性得到提升。
第四种方式：在上述结构的基础上，如图21-26所示，本实施例还在第一基板8靠近第二基板10的表面上设有第一沉槽12，中压孔4一端位于第一沉槽12内，另一端与背压腔3相连接。第一沉槽12的设置目的是为了在不改变中压孔4的孔径前提下适当延伸第一通孔6和中压孔4的相交的转角范围。
实施例二
结合附图27-30所示，本实施例提供了一种涡旋压缩机，其中图27中的涡旋压缩机采用实施例一中第一种方式的背压腔3稳压结构，图28采用实施例一中第二种方式的背压腔3稳压结构，图29采用实施例一中第三种方式的背压腔3稳压结构，图30采用实施例一中第四种方式的背压腔3稳压结构。
关于四种背压腔3稳压结构的具体结构和原理上述实施例已经说明，因此本实施例不对该部分进行赘述，本实施例主要对涡旋压缩机的其他结构和涡旋压缩机整体的具体改进做出阐述说明。
本实施例的涡旋压缩机除了上述的背压腔3稳压结构还包括壳体16(具体为压缩机上壳体16)、盖体18(具体为压缩机上盖)、密封盖19、防自转机构20、上支架支撑板21、偏心套22、主平衡块23、上支架底座24和轴系组件25等具体部件。
驱动电机直接固定于或者通过其他连接器固定于壳体16的中下部，转子固定在曲轴上组成轴系组件25，上支架底座24和下支架通过焊接固定壳体16上，轴系组件25放置在上支架底座24的径向支撑轴承孔内和下支架的轴承孔内，动涡旋盘2和静涡旋盘1相差相位角180度对置安装在上支架支撑板21上，啮合形成一系列相互隔离且容积连续变化的压缩腔，动涡旋盘2的轴承孔放置在轴系组件25的偏心轴段上，在动涡旋盘2和静涡旋盘1之间设置有防止动涡旋自转的防自转机构20(欧氏环)。
驱动电机组件驱动轴系组件25运动，动涡旋盘2在轴系组件25驱动下和防自转机构20欧氏环的限制下，围绕静涡旋盘1的中心以基圆半径做平动转动。制冷剂工作流体经吸入管进入涡旋压缩机壳体16组件内，动涡旋盘2和静涡旋盘1上的螺旋涡卷组成的压缩结构在壳体16内自由吸气并压缩，经过压缩后的高压气体从盖体18的工作流体排出管排出。压力分隔板17将高压气体和低压气体分离开。从压缩腔中引出的中压工作流体，通过中压孔4引入背压腔3，可将浮动密封盖19顶起，与密封台28的密封面贴合，将工作流体排出通道密封，防止高低压窜气。同时向静涡旋盘1施加轴向向下的密封力，确保压缩过程压缩腔的轴向密封。
具体的，当涡旋压缩机运转时，吸入压缩腔的制冷剂工作流体压缩至中压状态时，小部分中压制冷剂工作流体由静涡旋盘1上开设的中压孔4引入到一个密闭空间，形成了提供背压力的背压腔3。背压腔3中的中压制冷剂工作流体对静涡旋盘1施加向下的轴向密封力，以克服静涡旋盘1被施加的向上的分离力，所述分离力是制冷剂流体在压缩过程中产生的压力导致的。因而保证了压缩腔的轴向密封，防止压缩腔内泄漏。在压缩机泵体压缩工作过程中，泵体容积内出现液击或者固体杂质的时候，静涡旋盘1具有轴向向上的浮动能力，可卸载泵体承受的瞬间过大负荷，保证泵体结构的安全。同时背压腔3中的中压制冷剂工作流体对浮动密封盖19施加向上的密封力，浮动密封盖19向上浮动至与密封台28的密封面接触，完成了对制冷剂工作流体排出通道的密封，防止高低压力窜气。
本实施例在壳体16和盖体18组件之间设置有压力分隔板17，用于分隔压缩机中的高低压力。在压力分隔板17上紧配一个密封台28，密封台28有1个或多个排气孔，用于构成制冷剂工作流体排出通道。在密封台28的高压侧设置了止回阀片26，和安装止回阀片26所需的止回阀座27。当涡旋压缩机运转时，止回阀片26被排出制冷剂工作流体顶起，打开通向排气侧的通道；当涡旋压缩机停机时，止回阀片26靠重力落回到密封台28上的平面上，盖住了排气孔，防止高压制冷剂工作流体回流到定涡旋和动涡旋构成的压缩腔中，推动动涡旋反转，以免带来短时不必要的噪音。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种背压腔稳压结构，其特征在于，包括相配合的静涡旋盘(1)和动涡旋盘(2)，所述静涡旋盘(1)和动涡旋盘(2)之间形成压缩腔；其中，所述静涡旋盘(1)远离所述动涡旋盘(2)的一侧设有背压腔(3)，所述背压腔(3)连接有中压孔(4)；所述动涡旋盘(2)内部设有稳压腔(5)；所述动涡旋盘(2)上设有至少一个第一通孔(6)和至少一个第二通孔(7)；其中，所述第一通孔(6)一端与所述稳压腔(5)相连接，所述动涡旋盘(2)转动至预设位置时，所述第一通孔(6)另一端与所述中压孔(4)相连通；所述第二通孔(7)的相对两端分别连接所述压缩腔和所述稳压腔(5)。
2.根据权利要求1所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述静涡旋盘(1)包括相连接的第一基板(8)和第一旋齿(9)，所述动涡旋盘(2)包括相连接的第二基板(10)和第二旋齿(11)；所述第一基板(8)和所述第二基板(10)相对设置，所述第一旋齿(9)和所述第二旋齿(11)相互配合；其中，所述第二基板(10)内设有所述稳压腔(5)。
3.根据权利要求2所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述第一基板(8)设有所述中压孔(4)，所述第二旋齿(11)设有所述第一通孔(6)，所述第二基板(10)设有所述第二通孔(7)。
4.根据权利要求3所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述第一基板(8)靠近所述第二基板(10)的表面上设有第一沉槽(12)；所述中压孔(4)一端位于所述第一沉槽(12)内，另一端与所述背压腔(3)相连接。
5.根据权利要求2所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述第一旋齿(9)设有所述中压孔(4)，所述第二基板(10)设有所述第一通孔(6)和所述第二通孔(7)。
6.根据权利要求5所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述第二基板(10)靠近所述第一基板(8)的表面上设有第二沉槽(13)，所述第一通孔(6)一端位于所述第二沉槽(13)内，另一端与所述稳压腔(5)相连接。
7.根据权利要求2-6任一项所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述第二基板(10)设有盲孔(14)，所述盲孔(14)的开口端安装有堵头(15)，所述堵头(15)和所述盲孔(14)密封配合形成所述稳压腔(5)。
8.根据权利要求7所述的背压腔稳压结构，其特征在于，所述盲孔(14)的开设方向垂直于所述动涡旋盘(2)的轴向。
9.一种涡旋压缩机，其特征在于，其具有如权利要求1-8任一项所述的背压腔稳压结构。
10.根据权利要求9所述的涡旋压缩机，其特征在于，包括壳体(16)、分隔板(17)和盖体(18)；所述壳体(16)和所述盖体(18)形成容腔，所述分隔板(17)置于所述容腔内，并将所述容腔分隔为第一腔室和第二腔室；所述第一腔室内安装有所述背压腔稳压结构；所述分隔板(17)设有连通所述第一腔室和所述第二腔室的通孔，所述通孔处安装有止回阀。
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