專利名稱：渦旋制冷壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦旋制冷壓縮機。
背景技術(shù)：
美國專利No. 4，477，238描述了一種渦旋制冷壓縮機，包括由封套限定的氣密外 殼，其中包括靜渦旋和動渦旋，動渦旋相對于靜渦旋做軌道運動，靜渦旋和動渦旋都有渦 齒，兩個渦齒互相接合并限定至少兩個可變體積的壓縮室。根據(jù)美國專利No. 4，477，238所述的第一實施例，每一渦齒都具有梯級部分，該梯 級部分從渦齒的外端延伸過渦齒的至少一部分。這使得兩個外部壓縮室的體積、以及壓縮機的位移變大。這些特征因而提高了壓 縮機的性能。然而，該實施例需要在動渦旋的板片上設(shè)置凹部，以容納靜渦旋的渦齒的梯級部 分。為了不因該凹部而降低板的機械強度，必然增加板的厚度。板厚度的增加增大了 動渦旋的重量及其慣性。增大的慣性直接轉(zhuǎn)變成動渦旋及動渦旋驅(qū)動桿的軸承上的增大的 機械負載，這會導(dǎo)致軸承的過早磨損。根據(jù)美國專利No. 4，477，238所述的第二實施例，僅動渦旋的渦齒具有梯級部分， 該梯級部分從渦齒外端開始延伸過渦齒的至少一部分。這些特征避免在動渦旋的板上形成 凹部，并因此避免動渦旋驅(qū)動軸承的過早磨損。然而，由于在該實施例中這兩個室的體積不同，在兩個外壓縮室之間產(chǎn)生不對稱 的壓力變化。具有梯級部分的渦齒壁外部限定的的室中的壓力高于沒有梯級部分的渦齒壁 外部限定的室中的壓力。結(jié)果，這兩個室之間存在流體泄漏，并因此降低了壓縮機的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述缺陷。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種設(shè)計緊湊的渦旋制冷壓縮機，提高其性能，且同時避免 對壓縮機某些部件的永久損傷。為此，本發(fā)明涉及一種渦旋制冷壓縮機，其具有靜渦旋和動渦旋，動渦旋相對于靜 渦旋做軌道運動，靜渦旋和動渦旋都裝有渦齒，兩個渦齒彼此接合并限定可變體積的壓縮 室，僅動渦旋的渦齒具有梯級部分，該梯級部分延伸過其至少一部分長度，其特征在于，渦 旋中的至少一個具有至少一個通道，所述至少一個通道設(shè)計成在動渦旋的軌道運動期間提 供兩個壓縮室之間的連通，該兩個壓縮室相對于動渦旋的軌道運動中心對稱地布置，通道 的端部終止于具有通道的渦旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁的分別兩側(cè)，或者終止于具有通道的渦 旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)，且該通道具有止回閥，該止回閥設(shè)計成允許流體僅從具有 通道的渦旋的渦齒的外側(cè)流到其內(nèi)壁。
通道的存在實現(xiàn)了在靜渦旋和動渦旋的相對軌道運動期間、兩個外壓縮室聯(lián)通， 因此利用流體從一個室流到另一個室來平衡這兩個室任一側(cè)上的壓力。由于在動渦旋的渦 齒上形成一個梯級部分，因此該壓力平衡實現(xiàn)了兩個外壓縮室之間的壓力不平衡的補償， 因而防止由渦齒限定的室之間的流體泄漏。僅動渦旋的渦齒具有沿其至少一部分長度延伸的梯級部分。這些結(jié)構(gòu)避免在動渦 旋的板上形成凹部而導(dǎo)致對動渦旋的驅(qū)動軸承的永久磨損。通道中止回閥的存在避免了在動渦旋的軌道運動期間提供內(nèi)壓縮室和外壓縮室 之間的聯(lián)通，因而避免當(dāng)處于最低壓力時加壓流體泄漏入外壓縮室中。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通道的端部相對于動渦旋的軌道運動的中心彼此偏移 一定角度，該角度優(yōu)選地小于或等于160°，有利地小于120°，且優(yōu)選地大約60°。這樣的角度值限制了通道的長度，因此避免了降低壓縮機性能的大量死體積，并 有利于形成通道。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，靜渦旋具有至少一個通道，其面對具有梯級部分的動 渦旋的渦齒的部分，并相對于動渦旋的軌道運動中心呈角度位置，且位于梯級部分的內(nèi)端 的角度位置和與其徑向相對的點之間。應(yīng)當(dāng)理解為，動渦旋的軌道運動的中心是靜渦旋的渦齒的中心。有利地，設(shè)置在靜渦旋中的通道具有止回閥，該止回閥設(shè)計成允許流體僅從靜渦 旋的渦齒的外壁流到其內(nèi)壁。優(yōu)選地，終止于靜渦旋的渦齒的內(nèi)壁中或處的通道的端部從通道的終止于靜渦旋 的渦齒的相對于梯級部分的外壁中或處的端部凹入。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，梯級部分從動渦旋的渦齒的外端延伸。有利地，梯級部分從動渦旋的渦齒的外端延伸至少180°。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，動渦旋具有至少一個通道，該通道面向其沒有梯級部 分的部分，并相對于動渦旋的軌道運動中心呈角度位置，并在梯級部分的內(nèi)端的角度位置 和與其徑向相對的點之間。根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，設(shè)置在動渦旋中的通道具有止回閥，該止回閥設(shè)計成 允許流體僅從動渦旋的渦齒的外壁流到其內(nèi)壁。優(yōu)選地，通道的終止于動渦旋的渦齒的內(nèi)壁中或處的端部從通道的終止于動渦旋 的渦齒的相對于梯級部分的內(nèi)端的外壁中或處的端部凹入。有利地，靜渦旋和動渦旋都具有數(shù)個偏移一定角度的通道，每一個通道都具有止 回閥。優(yōu)選地，靜渦旋具有凹部，該凹部設(shè)計成容納動渦旋的渦齒的梯級部分。在任意情況下，本發(fā)明可以從參照附圖的說明中更好地理解，附圖中顯示了非限 制性實例，該渦旋制冷壓縮機的兩個實施例。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的渦旋制冷壓縮機的靜渦旋和動渦旋的縱 向截面圖；圖2顯示了圖1中壓縮機的動渦旋的立體圖3顯示了圖2中的渦旋的縱向截面圖；圖4顯示了圖2中的動渦旋的俯視圖；圖5顯示了圖1中壓縮機的靜渦旋的縱向截面圖；圖6、8、9和11是圖1中渦旋的兩個渦齒在四個不同功能位置中的橫截面視圖，其 中四個不同功能位置相互之間偏轉(zhuǎn)90° ；圖7和10是圖1的兩個渦旋的縱向截面的部分視圖，顯示了兩個不同操作位置下 的止回閥；圖12、14、15和17是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的壓縮機的兩個渦齒在四個不同功 能位置的橫截面，其中四個不同功能位置相互間偏轉(zhuǎn)90° ；和圖13和16是圖12的壓縮機的兩個渦齒的縱向截面圖的部分視圖，顯示了兩個不 同操作位置下的止回閥。
具體實施例方式渦旋制冷壓縮機通常具有由封套限定的密封外殼，其中包含用于安裝制冷劑_氣 體壓縮級的機架。該壓縮級包括靜渦旋3和動渦旋6，靜渦旋3具有圓形板4，該圓形板4裝有向下 的第一渦齒5，該動渦旋6具有圓形板7，該圓形板7裝有向上的第二渦齒8。壓縮機具有驅(qū)動桿(圖中未顯示)，該驅(qū)動桿的上端接合在套狀部分11中，該套狀 部分11包括動渦旋6。當(dāng)其由封套中所裝的電動機轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動桿驅(qū)動動渦旋6相對于靜 渦旋3做軌道運動。第一和第二渦齒5、8彼此接合并限定可變體積的壓縮室。動渦旋6的渦齒8具有梯級部分12，該梯級部分12從渦齒8的外端延伸大約 360°。因而，動渦旋6的渦齒8具有第一部分，該第一部分從渦齒的內(nèi)端延伸到過渡部分 T，和第二部分，該第二部分包括梯級部分12，且該第二部分從過渡部分T延伸到渦齒8的外 端。如圖3中具體所示，第二部分的高度hi大于第一部分的高度h2。過渡部分T由半圓形凸面限定。如圖1和5所示，靜渦旋3具有凹部13，該凹部13設(shè)置在板4面對動渦旋6的表 面上，并設(shè)計成容納動渦旋6的渦齒8的梯級部分12。凹部13延伸過大約360°，且其深度對應(yīng)于梯級部分12的高度，即等于渦齒8的 第一和第二部分的高度hi和h2之間的差的高度。凹部13的內(nèi)端由半圓形凹面14所限定。限定過渡部分T的凸面設(shè)計成與限定凹 部13的內(nèi)端的凹面4相配合。如圖6和7具體所示，靜渦旋3在其板4內(nèi)具有通道15。通道15的端部位于靜渦 旋3的渦齒5的分別的內(nèi)壁和外壁兩側(cè)上。通道15的位置與渦齒8的具有梯級部分12的 第二部分的內(nèi)壁相對。如圖7所示，通道15具有第一部分16和第二部分17，該第一部分16終止于靜渦 旋3的渦齒5的內(nèi)壁，而該第二部分17終止于靜渦旋3的渦齒5的內(nèi)壁。第一和第二部分 16、17平行于壓縮機的軸線延伸，并通過第三部分18彼此連接，該第三部分18垂直于壓縮 機的軸線延伸。
如圖6具體所示，通道15的第一和第二部分16、17彼此偏移一定角度。通道15的上游端、即終止于渦齒5的外壁的第一部分16的端部，位于梯級部分12 的內(nèi)端區(qū)域，同時通道15的下游端、即終止于渦齒5的內(nèi)壁的第二部分17的端部，從后者 相對于凹面14的上游端凹陷。如圖7中所示，通道15具有止回閥19，該止回閥19安裝在第三部分18中，并設(shè)計 成允許流體僅能從通道15的上游端流到其下游端。止回閥能夠在第一關(guān)閉位置(圖7中所示)和第二打開位置(圖10中所示)之間 平移，其中在所述第一關(guān)閉位置，該止回閥到達終止于第三部分18的第一部分16的開口， 而在第二打開位置，該止回閥遠離終止于第三部分18的第一部分16的開口，并允許流體從 第一部分16流到第二部分17。靜渦旋3具有蓋21，該蓋21設(shè)計成密封關(guān)閉通道15的第三部分18?，F(xiàn)在參照圖6-11描述渦旋制冷壓縮機的操作。圖6顯示了靜渦旋3和動渦旋6的位置，其中兩個外壓縮室22、23分別由動渦旋 6的渦齒8的內(nèi)壁以及靜渦旋3的渦齒5的內(nèi)壁向外地限定，當(dāng)從上方觀察時，每一個外壓 縮室22、23都具有最大表面區(qū)域。靜渦旋3和動渦旋6的該位置對應(yīng)于進氣位置，即允許 氣體進入壓縮室的位置。由于壓縮室22的體積由具有梯級部分12的動渦齒的第二部分及凹部13所限定， 因此在靜渦旋3和動渦旋6的該位置中，由靜渦旋3的渦齒5向外限定的壓縮室23的體積 小于由動渦旋6的渦齒8向外限定的壓縮室22的體積。因此，兩個壓縮室22、23之間存在 壓力不對稱。在靜渦旋3和動渦旋6的該位置中，限定過渡部分T的凸面與限定凹部13的內(nèi)端 的凹面14相接觸。因此，兩個外壓縮室22、23在過渡部分T處彼此不聯(lián)通。相似地，當(dāng)靜渦旋3和動渦旋6處于圖6中所示位置時，由于通道15未延伸到壓 縮室22，因此兩個外壓縮室22、23在通道15處彼此不聯(lián)通。應(yīng)當(dāng)注意，內(nèi)壓縮室24的壓力高于外壓縮室22的壓力。該壓力差使得止回閥19 移動到圖7所示的位置，因而關(guān)閉通道15，并防止兩個壓縮室23、24聯(lián)通。因此由于止回閥19存在于通道15中而防止加壓的制冷劑氣體從內(nèi)壓縮室24流 到外壓縮室23。一旦動渦旋6離開圖6所示位置，限定過渡部分T的凸面離開限定凹部13的內(nèi)端 的凹面14。因此，兩個外壓縮室22、23通過空間E彼此聯(lián)通，該空間E位于分別限定過渡部 分T和凹部13的內(nèi)端的半圓形面之間。該兩個壓縮室之間的聯(lián)通實現(xiàn)了這些室任一側(cè)上的壓力平衡，并因此補償這兩個 壓縮室22、23之間的壓力不對稱。應(yīng)當(dāng)說明的是，在動渦旋6從圖6所示位置開始的半圈(halfturn)中，限定過渡 部分T的凸面保持遠離限定凹部13的內(nèi)端的凹面14。因此，在動渦旋6從圖6中所示位置開始的半圈中，利用空間E確保了壓縮室22、 23的任一側(cè)上的壓力平衡，該空間E設(shè)置在分別限定過渡部分T和凹部13的內(nèi)端的半圓形 面之間。圖8中具體顯示了該空間E，其表示了當(dāng)動渦旋6已執(zhí)行自圖6所示位置起1/4圈時靜渦旋3和動渦旋6的位置。應(yīng)當(dāng)注意，在動渦旋6從圖6所示位置開始的第一個半圈期間，止回閥19保持在 圖7中所示的關(guān)閉位置。當(dāng)動渦旋6已從圖6所示位置執(zhí)行完整半圈時，靜渦旋3和動渦旋6處于圖9中 所示的位置。在靜渦旋3和動渦旋6的該位置中，限定過渡部分T的凸面與限定凹部13的內(nèi)端 的凹面14相接觸。因此，兩個壓縮室22、23不再在過渡部分T處聯(lián)通。由于壓縮室22的體積由包括梯級部分12的動渦旋6的渦齒8的第二部分及凹部 13所限定，因此由靜渦旋3的渦齒5外部限定的壓縮室23的體積小于動渦旋6的渦齒8外 部限定的壓縮室22的體積。該壓力差使得止回閥19移入圖10中所示打開位置，因而使壓縮室22、23通過通 道15聯(lián)通。壓縮室22和23之間的該聯(lián)通允許加壓冷卻劑氣體從壓縮室22流到壓縮室23，并 因此這些室任一側(cè)上的壓力實現(xiàn)平衡。當(dāng)動渦旋6已從圖6中所示位置旋轉(zhuǎn)3/4圈時，靜渦旋3和動渦旋6處于圖11中 所示的位置。在動渦旋6的該位置中，止回閥19仍在打開位置。應(yīng)當(dāng)明確，在動渦旋6從圖9中所示的位置的半圈中，通道15分別終止于壓縮室 22、23 ο因此，在動渦旋6從圖9中所示的位置的半圈中，通過通道15確保壓縮室22、23 任一側(cè)上的壓力平衡。接下來，由于動渦旋已旋轉(zhuǎn)一圈，動渦旋6回到其圖6所示位置。因此，兩個壓縮室22、23基本上一直彼此聯(lián)通(除了當(dāng)它們處于進氣位置時)，確 保無論動渦旋6處于任何位置、對室的壓力不平衡進行補償。圖14-17顯示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的渦旋制冷壓縮機，其與圖1-11中所示 的不同主要在于通道15'設(shè)置在動渦旋6的板7中，且其面對板7沒有梯級12的部分。如圖13中所示，通道15'具有第一部分31和第二部分32，該第一部分31終止于 動渦旋6的渦齒8的外壁，而該第二部分32終止于動渦旋6的渦齒8的內(nèi)壁。第一和第二 部分31、32平行于壓縮機軸線延伸，且通過第三部分33彼此連接，該第三部分33垂直于壓 縮機軸線延伸。如圖12中具體顯示，通道15'的第一和第二部分31、32相對于彼此偏移一定角度。通道15'的上游端、即終止于動渦旋6的渦齒8的外壁的第一部分31的端部，與 過渡部分T大致直徑方向地相對，同時通道15 ‘的下游端、即終止于渦齒8的內(nèi)壁的第二部 分32的端部，從通道相對于梯級部分12的內(nèi)端的上游端回凹。設(shè)置在動渦旋6中的通道15'具有安裝在第三部分中的止回閥19'，其布置成允 許流體僅從通道15'的上游端流到其下游端。如圖13所示，通道15'具有安裝在第一部分31中的止回閥19'，并設(shè)計成允許 流體僅從通道15'的上游端到其下游端。止回閥19'能夠在第一位置(圖13所示)和第二位置(圖16所示)之間平移，在所述第一位置該止回閥19'關(guān)閉第一部分31，而在所述第二位置該止回閥19'允許流 體從第一部分31流到第二部分32。止回閥19 ‘承受壓縮彈簧34的作用，該壓縮彈簧34趨向于保持止回閥處于圖13 所示的關(guān)閉位置。根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的壓縮機的運行與圖1-11中所示的壓縮機的操作大致 相同，因此不再詳細描述。顯然，本發(fā)明并不限于上述實例的該渦旋制冷劑壓縮機，而是包括所有等同實施 例。因而，靜渦旋3和動渦旋6可以都具有一個以上通道，每一個都具有止回閥。另外，每 一個用于控制通道15和115中的流動的止回閥可包括促進其再次關(guān)閉的彈性元件。
權(quán)利要求
包括靜渦旋(3)和動渦旋(6)的渦旋壓縮機，該動渦旋相對于靜渦旋做軌道運動，該靜渦旋和動渦旋都裝有渦齒(5、8)，兩個渦齒彼此接合并限定可變體積的壓縮室(22、23)，僅所述動渦旋的渦齒(8)具有沿其至少一部分長度延伸的梯級部分，其特征在于，渦旋(3，6)中的至少一個具有至少一個通道(15、15′)，所述至少一個通道(15、15′)設(shè)計成在該動渦旋軌道運動期間提供兩個壓縮室(22、23)之間的聯(lián)通，所述兩個壓縮室相對于動渦旋的軌道運動中心對稱地布置，所述通道(15、15′)的端部終止于具有通道的渦旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁分別的兩側(cè)，或者在具有通道的渦旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)，且所述通道(15、15′)具有止回閥(19、19′)，該止回閥(19、19′)設(shè)計成允許流體僅從具有通道的渦旋的渦齒的外壁流到其內(nèi)壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮機，其中，通道(15、15')的端部相對于動渦旋(6)的 軌道運動的中心彼此偏移一定角度，該角度優(yōu)選地小于等于160°，有利地小于120°，并 優(yōu)選地是大約60°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮機，其中，所述靜渦旋(3)具有至少一個通道(15)， 所述至少一個通道(15)面對具有所述梯級部分(12)的動渦旋(6)的渦齒(8)的部分，并 相對于動渦旋(6)的軌道運動中心處于角度位置，并位于梯級部分(12)的內(nèi)部的角度位置 和與其徑向相對的點之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮機，其中，所述通道(15)終止于靜渦旋(3)的渦齒(5) 的內(nèi)側(cè)壁中或處的端部(17)從靜渦旋(3)的渦齒(5)相對于梯級部分(12)的外側(cè)壁中或 處凹入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的壓縮機，其中，所述梯級部分(12)從動渦旋 (6)的渦齒⑶的外端延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓縮機，其中，所述梯級部分(12)從該動渦旋(6)的渦齒(8) 的外端延伸至少180°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的壓縮機，其中，該動渦旋(6)具有至少一個通 道(15')，該通道(15')面向其不具有梯級部分(12)的部分，并相對于動渦旋的軌道運 動中心處于角度位置，在梯級部分(12)的內(nèi)部的角度位置和與其徑向相對的點之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機，其中，通道(15')的終止于動瀘州(6)的渦齒(8) 的內(nèi)側(cè)壁中或處的端部(32)從通道的端部(31)凹入，該端部(31)終止于動渦旋(6)的渦 旋(8)的相對于梯級部分(12)的內(nèi)部的外側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的壓縮機，其中，靜渦旋和動渦旋(3、6)都具有數(shù) 個偏移一定角度的通道，每一個通道都具有止回閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的壓縮機，其中，該靜渦旋(3)具有凹部(13)， 所述凹部(13)設(shè)計成容納所述動渦旋(6)的渦齒(8)的梯級部分(12)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓縮機，其具有靜渦旋和可相對靜渦旋作行星運動的動渦旋。靜渦旋和動渦旋設(shè)置有彼此接合的渦齒，并限定可變體積的壓縮腔。動渦旋的渦齒具有延伸過其一部分長度的梯級部分。至少一個渦旋限定一通道，該通道用于在動渦旋的行星運動期間兩個壓縮腔之間的連通，通道的端部分別終止于具有通道的渦旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁的兩側(cè)，或者具有通道的渦旋的渦齒的外壁和內(nèi)壁內(nèi)側(cè)。通道具有止回閥，用于允許流體僅從具有通道的渦旋的渦齒的外壁到內(nèi)壁。
文檔編號F04C29/00GK101952599SQ200980105656
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月19日
發(fā)明者克里斯托夫·安塞爾, 多米尼克·格羅斯, 皮埃爾·吉尼斯 申請人:丹佛斯商業(yè)壓縮機公司