CN115013307A - 压缩机背压结构和涡旋压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡旋压缩机技术领域，具体而言，涉及一种压缩机背压结构和涡旋压缩机。压缩机背压结构包括壳体组件、静涡盘、动涡盘、驱动转轴；壳体组件与静涡盘围合形成高压排气腔，静涡盘、动涡盘围合形成压缩腔，动涡盘、驱动转轴围合形成第一背压腔；压缩机背压结构具有从高压排气腔延伸至第一背压腔的密闭流道，以使背压力能够平衡压缩腔产生的轴向气体力。压缩机背压结构能够使得动涡盘受到压缩腔气体产生的轴向力的作用与背压腔的气体压力相互平衡。

Description

压缩机背压结构和涡旋压缩机
技术领域
本发明涉及涡旋压缩机技术领域，具体而言，涉及一种压缩机背压结构和涡旋压缩机。
背景技术
压缩机在工作运行中，动涡盘型线顶部与静涡盘贴合，通过动静涡盘的型线啮合对制冷剂进行压缩。压缩过程中，动涡盘会受到压缩腔气体产生的轴向力的作用，使得动涡盘轴向移动，导致动涡盘型线顶部与静涡盘产生轴向间隙，发生泄漏。泄漏不仅会增加功耗，还会导致实际吸气量减少，导致涡旋压缩机的制冷量降低，因而压缩腔的密封是影响压缩机性能的重要因素。
发明内容
本发明的目的包括，例如，提供了一种压缩机背压结构和涡旋压缩机，其能够使得动涡盘受到压缩腔气体产生的轴向力的作用与背压腔的气体压力相互平衡，从而现有技术中因动涡盘轴线方向受力不均衡而导致的动涡盘型线顶部与静涡盘产生轴向间隙，压缩腔发生泄漏，造成增加功耗、导致实际吸气量减少、涡旋压缩机的制冷量降低，而影响压缩机性能的技术问题。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明提供一种压缩机背压结构，包括：
壳体组件、静涡盘、动涡盘、驱动转轴；
壳体组件与静涡盘围合形成高压排气腔，静涡盘、动涡盘围合形成压缩腔，所述动涡盘、驱动转轴围合形成第一背压腔；
所述压缩机背压结构具有从所述高压排气腔延伸至所述第一背压腔的密闭流道，以使背压力能够平衡压缩腔产生的轴向气体力。
本方案的压缩机背压结构具有从高压排气腔延伸到第一背压腔的密闭流道。当压缩机工作时，压缩腔压力逐渐增大，会产生轴向气体力并作用在动涡盘上，使得动涡盘与静涡盘在轴向脱离，产生轴向间隙，发生泄漏。与此同时，第一背压腔由于不断有从高压排气腔的气体流入，第一背压腔压力也会不断增高，随着压力的增高，第一背压腔所产生的背压力也逐渐增大，此背压力正好抵消压缩腔产生的轴向气体力，使得动涡盘型线继续与静涡盘贴合，使压缩腔得到了密封，消除了动静涡盘的轴向间隙，避免了泄漏。且这样的背压结构并未引入压缩机以外的动力，仅仅将排气腔中的压力引入背压腔中，因此具有节能环保，能够通过简单的结构改进获得。综上，压缩机背压结构具有结构简单，使用方便的特点。
在可选的实施方式中，所述密闭流道包括第一流道和第二流道；
沿所述静涡盘的轴线方向，所述第一流道的进口设置在所述静涡盘的顶面，所述第一流道的出口与所述第二流道的进口连接，所述第二流道的出口设置在所述静涡盘的底面。
第一流道和第二流道的开口分别静涡盘的顶面和底面，这样的设置方式便于密闭流道的加工制作。且相较与单个流道，双流道的方式能够增加密闭流道在静涡盘中的行程，即增加了流体在静涡盘中的运行时间，也能够避免高压排气腔的压力卸出太快而压缩机的运行的稳定性。
在可选的实施方式中，所述第一流道中设置有节流波纹管。这里的节流波纹管起着小孔节流降压的作用，防止背压腔压力增加过快。
在可选的实施方式中，所述第一流道倾斜地设置在所述静涡盘上。倾斜设置的第一流道能够便于延长第一流道的长度，从而使得来自高压排气腔中的流体在第一流道中的时间更长，从而强化节流波纹管起着小孔节流降压的作用。
在可选的实施方式中，所述壳体组件包括后壳体、中机体、机体嵌件；
所述后壳体与所述中机体固接，所述静涡盘、所述机体嵌件和所述中机体固接；所述动涡盘设置在所述机体嵌件的顶面，所述机体嵌件的底面设置在所述中机体的顶面；
所述密闭流道包括设置在所述机体嵌件上的第三流道，所述第二流道通过所述第三流道能够与第一背压腔连接。
密闭流道分设在静涡盘和机体嵌件上的方式能够提高结构的稳定性，分体式设计也便于加工和制作，有利于提高密闭流道的精确性和稳定性。
在可选的实施方式中，所述压缩机背压结构包括流道密封件；
所述流道密封件设置在所述中机体和/或机体嵌件上，以使所述第二流道和所述第三流道密封连接。
流道密封件保障了密闭流道的密闭性，从而便于高压排气腔的流体高效地引导至第一背压腔。
在可选的实施方式中，所述机体嵌件具有与所述第一背压腔连接的第二背压腔；
所述第三流道的进口与所述第二流道的出口连接，所述第三流道的出口与第二背压腔连接。
在可选的实施方式中，所述压缩机背压结构包括泄压阀；
所述泄压阀设置在壳体组件中，以将所述第一背压腔的压力释放。
在可选的实施方式中，所述壳体组件与所述驱动转轴远离所述动涡盘的一侧围合形成低压腔；
所述泄压阀的出口与所述低压腔连接。
第二方面，本发明提供一种涡旋压缩机，所述涡旋压缩机包括前述实施方式中任一项所述的压缩机背压结构。
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本方案的压缩机背压结构具有从高压排气腔延伸到第一背压腔的密闭流道。当压缩机工作时，压缩腔压力逐渐增大，会产生轴向气体力并作用在动涡盘上，使得动涡盘与静涡盘在轴向脱离，产生轴向间隙，发生泄漏。与此同时，第一背压腔由于不断有从高压排气腔的气体流入，第一背压腔压力也会不断增高，随着压力的增高，第一背压腔所产生的背压力也逐渐增大，此背压力正好抵消压缩腔产生的轴向气体力，使得动涡盘型线继续与静涡盘贴合，使压缩腔得到了密封，消除了动静涡盘的轴向间隙，避免了泄漏。且这样的背压结构并未引入压缩机以外的动力，仅仅将排气腔中的压力引入背压腔中，因此具有节能环保，能够通过简单的结构改进获得。综上，压缩机背压结构具有结构简单，使用方便的特点，因此经济效益显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例的压缩机背压结构的结构示意图；
图2为本发明实施例的压缩机背压结构的局部示意图；
图3为本发明实施例的压缩机背压结构的局部放大图；
图4为本发明实施例的压缩机背压结构的另一局部示意图。
图标：20-压缩机背压结构；a-高压排气腔；b-压缩腔；c-第一流道；d-第二流道；e-第三流道；f-第二背压腔；g-第一背压腔；h-泄压阀；i-低压腔；1-后壳体；2-静涡盘；3-第一密封圈；4-节流波纹管；5-密封件；6-机体嵌件；7-动涡盘；8-第二密封圈；9-中机体；10-密封组件；11-电机轴。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
电动涡旋压缩机是一种典型的容积式压缩机，相较于其他类型压缩机有着结构简单、体积小、重量轻等优点，是制冷***中的核心设备，现已广泛运用于汽车空调行业。涡旋压缩机的主要部分是涡旋组件，涡旋组件由动涡盘与静涡盘组成。动涡盘偏心安置并且与静涡盘相互啮合，当动盘在电机轴的带动以及防自转机构的限制下作平面圆周运动时，动涡盘与静涡盘形成的封闭容积也一边移动一边改变其容积，从而完成吸气，压缩，排气过程。
压缩机在工作运行中，动涡盘型线顶部与静涡盘贴合，通过动静涡盘的型线啮合对制冷剂进行压缩。压缩过程中，动涡盘会受到压缩腔气体产生的轴向力的作用，使得动涡盘轴向移动，导致动涡盘型线顶部与静涡盘产生轴向间隙，发生泄漏。泄漏不仅会增加功耗，还会导致实际吸气量减少，导致涡旋压缩机的制冷量降低，因而压缩腔的密封是影响压缩机性能的重要因素。
为了防止压缩腔泄漏，引入了压缩机背压结构和涡旋压缩机，能够有效的改善以上问题。
请参考图1，本实施例提供了一种压缩机背压结构20，包括壳体组件、静涡盘2、动涡盘7和驱动转轴。
壳体组件与静涡盘2围合形成高压排气腔a，静涡盘2、动涡盘7围合形成压缩腔b，动涡盘7、驱动转轴围合形成第一背压腔g；
压缩机背压结构20具有从高压排气腔a延伸至第一背压腔g的密闭流道，以使背压力能够平衡压缩腔b产生的轴向气体力。
本方案的压缩机背压结构20具有从高压排气腔a延伸到第一背压腔g的密闭流道。当压缩机工作时，压缩腔b压力逐渐增大，会产生轴向气体力并作用在动涡盘7上，使得动涡盘7与静涡盘2在轴向脱离，产生轴向间隙，发生泄漏。与此同时，第一背压腔g由于不断有从高压排气腔a的气体流入，第一背压腔g压力也会不断增高，随着压力的增高，第一背压腔g所产生的背压力也逐渐增大，此背压力正好抵消压缩腔b产生的轴向气体力，使得动涡盘7型线继续与静涡盘2贴合，使压缩腔b得到了密封，消除了动静涡盘2的轴向间隙，避免了泄漏。且这样的背压结构并未引入压缩机以外的动力，仅仅将排气腔中的压力引入背压腔中，因此具有节能环保，能够通过简单的结构改进获得。综上，压缩机背压结构20具有结构简单，使用方便的特点。请参阅图1至图4，以了解压缩机背压结构20的更多结构细节。
可选的，在本实施例中，驱动转轴为电机轴11。
静涡盘2的顶面通过第一密封圈3与壳体组件的内壁围合形成高压排气腔a。
在本发明的本实施例中，密闭流道包括第一流道c和第二流道d；
沿静涡盘2的轴线方向，第一流道c的进口设置在静涡盘2的顶面，第一流道c的出口与第二流道d的进口连接，第二流道d的出口设置在静涡盘2的底面。
第一流道c和第二流道d的开口分别静涡盘2的顶面和底面，这样的设置方式便于密闭流道的加工制作。且相较与单个流道，双流道的方式能够增加密闭流道在静涡盘2中的行程，即增加了流体在静涡盘2中的运行时间，也能够避免高压排气腔a的压力卸出太快而压缩机的运行的稳定性。
进一步的，从图2中可以看出，在本发明的本实施例中，第一流道c中设置有节流波纹管4。这里的节流波纹管4起着小孔节流降压的作用，防止背压腔压力增加过快。
在本发明的本实施例中，第一流道c倾斜地设置在静涡盘2上。倾斜设置的第一流道c能够便于延长第一流道c的长度，从而使得来自高压排气腔a中的流体在第一流道c中的时间更长，从而强化节流波纹管4起着小孔节流降压的作用。
可选的，在本实施例中，第一流道c与静涡盘2的轴线方向具有夹角，第二流道d沿静涡盘2的轴线方向平行的方向延伸。即第一流道c和第二流道d具有夹角，如此有利于使得密闭流道在静涡盘2中减缓流速，节流降压的作用，避免背压腔压力增加过快。
具体的，第一流道c的管径大于第二流道d，如此即方便来自高压排气腔a的压力释放，又能够起到节流降速的目的。
在本发明的本实施例中，壳体组件包括后壳体1、中机体9、机体嵌件6；
后壳体1与中机体9固接，静涡盘2、机体嵌件6和中机体9固接；动涡盘7设置在机体嵌件6的顶面，机体嵌件6的底面设置在中机体9的顶面；
密闭流道包括设置在机体嵌件6上的第三流道e，第二流道d通过第三流道e能够与第一背压腔g连接。
密闭流道分设在静涡盘2和机体嵌件6上的方式能够提高结构的稳定性，分体式设计也便于加工和制作，有利于提高密闭流道的精确性和稳定性。
在本发明的本实施例中，压缩机背压结构20包括流道密封件5；流道密封件5设置在中机体9和/或机体嵌件6上，以使第二流道d和第三流道e密封连接。
流道密封件5保障了密闭流道的密闭性，从而便于高压排气腔a的流体高效地引导至第一背压腔g。可选的，流道密封件5为密封圈。
从图3中可以看出，第三流道e包括竖直方向的直段和与竖直方向具有夹角的斜段。直段的进口与第二流道d的出口连接，直段与斜段连接。流道密封件5设置在机体嵌件6朝向静涡盘2的端面上的凹槽中。
在本发明的本实施例中，机体嵌件6具有与第一背压腔g连接的第二背压腔f；第三流道e的进口与第二流道d的出口连接，第三流道e的出口与第二背压腔f连接。
通过第二背压腔f的过渡，能够避免背压力的突起增大，从而有利于第一背压腔g压力的平稳、可靠性。
进一步的，在第一背压腔g中，由第二密封圈8密封机体嵌件6与中机体9之间的间隙，由密封组件10密封中机体9与电机轴11之间的间隙。如此保障第一背压腔g的密封效果，从而保障背压力的稳定性。
请参阅图4，在本发明的本实施例中，压缩机背压结构20包括泄压阀h；泄压阀h设置在壳体组件中，以将第一背压腔g的压力释放。
进一步的，在本发明的本实施例中，壳体组件与驱动转轴远离动涡盘7的一侧围合形成低压腔i；泄压阀h的出口与低压腔i连接。
压缩机运行时，由于第一背压腔g一直有气体进入，所以压力一直在增加，当背压力远大于压缩腔b产生的轴向气体力时，背压力会推动动涡盘7轴向运动并与静涡盘2贴合过紧，使得摩擦加剧，功耗增加。而泄压阀h可以及时泄压，以保障动涡盘7轴向方向受力的平衡，从而有利于压缩机的平稳运行。
可选的，在本实施例中，泄压阀h为单向阀。不难理解的是，在本发明的其他实施例中，泄压阀h还可以是调节阀等，只要泄压阀h能够及时卸去第一背压腔g中的压力即可。
使用时，第一背压腔g与第二背压腔f连通，随着压缩机的运行，压缩腔b压力逐渐增大，会产生轴向气体力并作用在动涡盘7上，使得动涡盘7与静涡盘2在轴向脱离，产生轴向间隙，发生泄漏。
与此同时，第一背压腔g由于不断有从高压排气腔a的气体流入，压力也会不断增高，随着压力的增高，所产生的背压力也逐渐增大，此背压力正好抵消压缩腔b产生的轴向气体力，使得动涡盘7型线继续与静涡盘2贴合，使压缩腔b得到了密封，消除了动静涡盘2的轴向间隙，避免了泄漏。
当背压过大时，并达到限制值，此时嵌入中机体9中的泄压阀h便会打开，将部分气体释放到低压腔i，以保证背压平衡，解决了背压过大引起的功耗问题。通过此背压***，能够有效地解决压缩腔b泄漏问题，使压缩机能够高效稳定地运行。
第二方面，本发明提供一种涡旋压缩机，涡旋压缩机包括前述实施方式中任一项的压缩机背压结构20。
综上，本发明实施例提供了一种压缩机背压结构20和涡旋压缩机，至少具有以下优点：
本发明实施例的有益效果包括，例如：
本方案的压缩机背压结构20具有从高压排气腔a延伸到第一背压腔g的密闭流道。当压缩机工作时，压缩腔b压力逐渐增大，会产生轴向气体力并作用在动涡盘7上，使得动涡盘7与静涡盘2在轴向脱离，产生轴向间隙，发生泄漏。与此同时，第一背压腔g由于不断有从高压排气腔a的气体流入，第一背压腔g压力也会不断增高，随着压力的增高，第一背压腔g所产生的背压力也逐渐增大，此背压力正好抵消压缩腔b产生的轴向气体力，使得动涡盘7型线继续与静涡盘2贴合，使压缩腔b得到了密封，消除了动静涡盘2的轴向间隙，避免了泄漏。且这样的背压结构并未引入压缩机以外的动力，仅仅将排气腔中的压力引入背压腔中，因此具有节能环保，能够通过简单的结构改进获得。综上，压缩机背压结构20具有结构简单，使用方便的特点，因此经济效益显著。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压缩机背压结构，其特征在于，包括：
壳体组件、静涡盘(2)、动涡盘(7)、驱动转轴；
壳体组件与静涡盘(2)围合形成高压排气腔(a)，静涡盘(2)、动涡盘(7)围合形成压缩腔(b)，所述动涡盘(7)、驱动转轴围合形成第一背压腔(g)；
所述压缩机背压结构具有从所述高压排气腔(a)延伸至所述第一背压腔(g)的密闭流道，以使背压力能够平衡压缩腔(b)产生的轴向气体力。
2.根据权利要求1所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述密闭流道包括第一流道(c)和第二流道(d)；
沿所述静涡盘(2)的轴线方向，所述第一流道(c)的进口设置在所述静涡盘(2)的顶面，所述第一流道(c)的出口与所述第二流道(d)的进口连接，所述第二流道(d)的出口设置在所述静涡盘(2)的底面。
3.根据权利要求2所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述第一流道(c)中设置有节流波纹管(4)。
4.根据权利要求2所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述第一流道(c)倾斜地设置在所述静涡盘(2)上。
5.根据权利要求2所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述壳体组件包括后壳体(1)、中机体(9)、机体嵌件(6)；
所述后壳体(1)与所述中机体(9)固接，所述静涡盘(2)、所述机体嵌件(6)和所述中机体(9)固接；所述动涡盘(7)设置在所述机体嵌件(6)的顶面，所述机体嵌件(6)的底面设置在所述中机体(9)的顶面；
所述密闭流道包括设置在所述机体嵌件(6)上的第三流道(e)，所述第二流道(d)通过所述第三流道(e)能够与第一背压腔(g)连接。
6.根据权利要求5所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述压缩机背压结构包括流道密封件(5)；
所述流道密封件(5)设置在所述中机体(9)和/或机体嵌件(6)上，以使所述第二流道(d)和所述第三流道(e)密封连接。
7.根据权利要求5所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述机体嵌件(6)具有与所述第一背压腔(g)连接的第二背压腔(f)；
所述第三流道(e)的进口与所述第二流道(d)的出口连接，所述第三流道(e)的出口与第二背压腔(f)连接。
8.根据权利要求1所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述压缩机背压结构包括泄压阀(h)；
所述泄压阀(h)设置在壳体组件中，以将所述第一背压腔(g)的压力释放。
9.根据权利要求8所述的压缩机背压结构，其特征在于：
所述壳体组件与所述驱动转轴远离所述动涡盘(7)的一侧围合形成低压腔(i)；
所述泄压阀(h)的出口与所述低压腔(i)连接。
10.一种涡旋压缩机，其特征在于：
所述涡旋压缩机包括权利要求1-9中任一项所述的压缩机背压结构。
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