技术领域
[0001] 本
发明涉及压缩机领域，具体而言，涉及一种
涡旋压缩机。
背景技术
[0002] 在高压腔结构的涡旋压缩机中，为保证压缩腔的
密封性，通常会在动涡旋盘的背面引入比吸气压
力高的排气压力或中间压力(即背压力)，使动涡旋盘和静涡旋盘紧密贴合在一起。然而，压缩机运行在较高压比工况下，若动涡旋盘与静涡旋盘之间的
接触力太大，容易使涡旋盘咬合，加重磨损，可靠性降低。为此，背压力在设计时不宜太大。但如此压缩机运行在低压比工况时，背压力将不能压紧动涡旋盘，动涡旋盘与静涡旋盘发生分离，压缩腔产生
泄漏，性能急剧下降。
[0003] 随着APF标准的提出，要求压缩机在更宽广的运转范围内均拥有较高的性能和可靠性。在
现有技术中，有提出采用可动辅助部件来提供额外
支撑动涡旋盘的力，如
专利200510006566.6。但该结构存在一些问题，例如密封部件缺乏
润滑油，长期运转容易使密封损坏，而且可动辅助部件会受其它运动部件的影响，尺寸难以加大，仅能小范围的提供支撑力。
发明内容
[0004] 本发明旨在提供一种涡旋压缩机，以解决现有技术中涡旋压缩机在低压比工况下密封不严的问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括：上
支架，上支架包括外环台和内环台，外环台和内环台之间形成容纳槽；静涡旋盘，静涡旋盘固定设置在外环台上，且与外环台的上端面密封贴合；动涡旋盘，动涡旋盘设置在上支架与静涡旋盘之间，动涡旋盘具有设置在内环台上的端板，端板与内环台之间设置有第一
密封件，第一密封件将动涡旋盘的背面与上支架之间的空间分割为第一背压腔和位于第一背压腔外侧的第二背压腔；柔性止推件，柔性止推件沿涡旋压缩机的轴向可移动地设置在外环台与内环台之间的容纳槽内，柔性止推件具有限位部和止推部，限位部的上端面与静涡旋盘的下端面配合，止推部的上端面低于限位部的上端面，动涡旋盘的端板的下端面与止推部的上端面配合，柔性止推件与容纳槽之间设置有第二密封件，第二密封件使柔性止推件的下端面与容纳槽的槽底之间形成第三背压腔，第三背压腔与第一背压腔之间通过连通孔连通。
[0006] 进一步地，第一背压腔与涡旋压缩机的压缩后的排出气体相通。
[0007] 进一步地，柔性止推件还包括盛放部，盛放部的上端面低于止推部的上端面，涡旋压缩机还包括十字滑环，十字滑环设置在盛放部上，且位于动涡旋盘的端板的下端面之下，盛放部上设置有与十字滑环的键配合的
键槽。
[0008] 进一步地，柔性止推件的下端面设置有防转件孔，容纳槽的槽底设置有与防转件孔配合的孔，以构成防转空间，防转件设置在防转空间内，并阻止柔性止推件的转动。
[0009] 进一步地，柔性止推件包括基体，基体为圆环，限位部为设置在圆环的周壁上的第一凸起，止推部为设置在圆环的上端面上的第二凸起，第二凸起的外侧面与圆环的外侧面平齐，第一凸起的上端面高于第二凸起的上端面。
[0010] 进一步地，第一凸起的数量为三个，且沿圆环的周向等间隔设置，第二凸起的数量为四个，且沿圆环的周向等间隔设置。
[0011] 进一步地，柔性止推件还包括盛放部，盛放部的上端面低于止推部的上端面，圆环的上端面位于第二凸起内的部分构成盛放部。
[0012] 进一步地，限位部的上端面到止推部的上端面之间的距离大于端板的厚度。
[0013] 进一步地，限位部的上端面到止推部的上端面之间的距离与端板的厚度之差的取值范围为5μm至20μm。
[0014] 进一步地，连通孔设置在上支架上，并沿涡旋压缩机的径向贯穿内环台。
[0015] 应用本发明的技术方案，涡旋压缩机包括上支架、静涡旋盘、动涡旋盘和柔性止推件。上支架包括外环台和内环台，外环台和内环台之间形成容纳槽。以容纳柔性止推件。静涡旋盘固定设置在外环台上，且与外环台的上端面密封贴合。动涡旋盘设置在上支架与静涡旋盘之间，动涡旋盘具有设置在内环台上的端板，端板与内环台之间设置有第一密封件，第一密封件将动涡旋盘的背面与上支架之间分割为第一背压腔和位于第一背压腔外侧的第二背压腔。通过第一背压腔和第二背压腔可以为动涡旋盘提供背压力，使得动涡旋盘能够与静涡旋盘贴紧，保证涡旋压缩机的密封性。柔性止推件沿涡旋压缩机的轴向可移动地设置在外环台与内环台之间的容纳槽内，柔性止推件具有限位部和止推部，限位部的上端面与静涡旋盘的下端面配合，止推部的上端面低于限位部的上端面，动涡旋盘的端板下端面与止推部的上端面配合，柔性止推件与容纳槽之间设置有第二密封件，第二密封件使柔性止推件的下端面与容纳槽的槽底之间形成第三背压腔，第三背压腔与第一背压腔之间通过连通孔连通。第二背压腔和第三背压腔分别处于柔性止推件的上下侧，通过调节两侧的压力能够控制柔性止推件移动，在低压比工况下，第三背压腔可以推动柔性止推件移动，以为动涡旋盘提供额外的支撑力，以保证涡旋压缩机的密封性。通过柔性止推件和第三背压腔能够在低压比工况下提高动涡旋盘与静涡旋盘之间的密封性，提升涡旋压缩机的运转可靠性。
附图说明
[0016] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性
实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0017] 图1示出了本发明的实施例的涡旋压缩机的剖视图；
[0018] 图2示出了本发明的实施例的涡旋压缩机在高压比工况下的剖视图；
[0019] 图3示出了本发明的实施例的涡旋压缩机在低压比工况下的剖视图；
[0020] 图4示出了本发明的实施例的涡旋压缩机在分离力异常高的工况下的剖视图；以及
[0021] 图5示出了本发明的实施例的十字滑环和柔性止推件的立体结构示意图。
[0022] 附图标记说明：1、压缩机壳体；2、
电机定子；3、电机
转子；4、下支架；5、油
泵；6、
曲轴；6a、偏心部；6b、润滑油孔；7、
轴承；8、动涡旋盘；8a、端板；9、静涡旋盘；10、第一密封件；11、第一背压腔；12、第二背压腔；13、第三背压腔；14、柔性止推件；14a、限位部；14b、止推部；14c、盛放部；14e、防转件孔；14f、键槽；15、第二密封件；16、上支架；16a、外环台；16b、连通孔；16c、内环台；17、防转件；18、十字滑环；18a、键。
具体实施方式
[0023] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024] 如图1至5所示，根据本发明的实施例，涡旋压缩机包括上支架16、静涡旋盘9、动涡旋盘8和柔性止推件14。
[0025] 上支架16包括外环台16a和内环台16c，外环台16a和内环台16c之间形成容纳槽。以容纳柔性止推件14。静涡旋盘9固定设置在外环台16a上，且与外环台16a的上端面密封贴合。
[0026] 动涡旋盘8设置在上支架16与静涡旋盘9之间，动涡旋盘8具有设置在内环台16c上的端板8a，端板8a与内环台16c之间设置有第一密封件10，第一密封件10将动涡旋盘8的背面与上支架16之间的空间分割为第一背压腔11和位于第一背压腔11外侧的第二背压腔12，第一背压腔11的压力高于第二背压腔12。通过第一背压腔11和第二背压腔12可以为动涡旋盘8提供背压力，使得动涡旋盘8能够与静涡旋盘9贴紧，保证涡旋压缩机的密封性。
[0027] 柔性止推件14沿涡旋压缩机的轴向可移动地设置在外环台16a与内环台16c之间的容纳槽内，柔性止推件14具有限位部14a和止推部14b，限位部14a的上端面与静涡旋盘9的下端面配合，止推部14b的上端面低于限位部14a的上端面，动涡旋盘8的端板8a的下端面与止推部14b的上端面配合，柔性止推件14与容纳槽之间设置有第二密封件15，第二密封件15使柔性止推件14与容纳槽之间形成第三背压腔13，第三背压腔13与第一背压腔11之间通过连通孔16b连通。第二背压腔12和第三背压腔13分别处于柔性止推件14的上下侧，通过调节两侧的压力能够控制柔性止推件14移动，在低压比工况下，第三背压腔13可以推动柔性止推件14移动，以为动涡旋盘8提供额外的支撑力，以保证涡旋压缩机的密封性。
[0028] 在本实施例中，第一背压腔11的压力高于第二背压腔12的压力，第三背压腔13与第一背压腔11连通，所以第三背压腔13的压力高于第二背压腔12的压力。
[0029] 通过柔性止推件14和第三背压腔13能够在低压比工况下提高动涡旋盘8与静涡旋盘9之间的密封性，提升涡旋压缩机的运转可靠性。
[0030] 第二密封件15有两个，其中一个第二密封件15位于柔性止推件14的内周壁内，另一个第二密封件15位于柔性止推件14的外周壁外，以形成于第二背压腔12隔离的第三背压腔13。
[0031] 在本实施例中，第一背压腔11与涡旋压缩机的压缩后的排出气体相通，第一背压腔11的压力为涡旋压缩机的排气压力。第二背压腔12与涡旋压缩机的压缩机吸气口连通。以此能够保证第一背压腔11内的压力高于第二背压腔12内的压力。
[0032] 为了避免柔性止推件14与涡旋压缩机的其它部件干涉，柔性止推件14还包括盛放部14c，盛放部14c的上端面低于止推部14b的上端面，以放置涡旋压缩机的十字滑环18，十字滑环18位于动涡旋盘8的端板8a的下端面之下，盛放部14c上设置有与十字滑环18的键18a配合的键槽14f，以避免与十字滑环18的键18a干涉。
[0033] 在本实施例中，为了保证柔性止推件14仅有轴向运动，柔性止推件14的下端面设置有防转件孔14e，容纳槽的槽底设置有与防转件孔14e配合的孔，以构成防转空间，防转件17设置在防转空间内，并阻止柔性止推件14的转动。
[0034] 在本实施例中，柔性止推件14包括基体，基体为圆环，限位部14a为设置在圆环的周壁上的第一凸起，止推部14b为设置在圆环的上端面上的第二凸起，第二凸起的外侧面与圆环的外侧面平齐，第一凸起的上端面高于第二凸起的上端面。
[0035] 第一凸起的数量为三个，且沿圆环的周向等间隔设置，第二凸起的数量为四个，且沿圆环的周向等间隔设置。以形成均匀支撑，保证受力均匀。
[0036] 圆环的上端面位于第二凸起内的部分构成盛放部14c，键槽14f由圆环的上端面向下凹陷形成。
[0037] 限位部14a的上端面到止推部14b的上端面之间的距离大于端板8a的厚度。
[0038] 限位部14a的上端面到止推部14b的上端面之间的距离与端板8a的厚度之差的取值范围为5μm至20μm。
[0039] 连通孔16b设置在上支架16上，并沿涡旋压缩机的径向贯穿内环台16c。
[0040] 涡旋压缩机还包括形成有一定的内部空间的压缩机壳体1、设置在压缩机壳体1的内部空间里吸入、压缩以及排出冷媒气体的泵体组件、设置在压缩机壳体1的内部空间里用来驱动动涡旋盘8的电机组件和轴系组件、用以支撑涡旋盘组及轴系组件的上支架16和下支架4、用以向运动部件提供润滑油的供油泵5。泵体组件主要包括静涡旋盘9、动涡旋盘8、十字滑环18和柔性止推件14。静涡旋盘9和动涡旋盘8形成压缩腔，十字滑环18防止动涡旋盘8自转，柔性止推件14支撑动涡旋盘8。
[0041] 压缩机壳体1的上部设置上支架16，并在上支架16的外环台16a上放置静涡旋盘9。静涡旋盘9具有与外环台16a配合的端面和涡旋状齿，与外环台16a配合的端面与上支架16的外环台16a的上端面紧密接触并保持密封状态。在上支架16和静涡旋盘9之间设置有动涡旋盘8。动涡旋盘8具有端板8a以及可与静涡旋盘9的涡旋状齿
啮合以形成压缩腔的涡旋状齿。动涡旋盘8的端板8a的下端面与上支架16之间通过第一密封件10隔离形成两个空间，即压力较高的第一背压腔11和压力较低的第二背压腔12。
[0042] 在上支架16与静涡旋盘9之间，设置有可轴向移动的柔性止推件14。柔性止推件14具有与静涡旋盘9的下端面配合的限位部14a，以及与动涡旋盘8的端板8a的下端面相对的止推部14b，同时还具有可放置防止动涡旋盘8自转的十字滑环18的盛放部14c，以及与十字滑环18的一对键18a配合的键槽14f。
[0043] 优选地，为保证柔性止推件14仅沿轴向运动而不转动，在柔性止推件14的底面开有防转件孔14e，并通过防转件17与上支架16连接。其中，防转件孔14e为销孔，防转件17为销钉。
[0044] 需说明的是，防转件17并不限于销，也可以采用键结构或其它合适的方式限制柔性止推件14的转动。
[0045] 在柔性止推件14的下部与上支架16的容纳槽的槽壁之间通过第二密封件15形成第三背压腔13，第三背压腔13与第二背压腔12隔离。第三背压腔13与第一背压腔11之间通过连通孔16b连通。
[0046] 压缩机壳体1的中部设置有电机定子2，以及压入了曲轴6的电机转子3。曲轴6的上端为偏心部6a，偏心部6a装配在动涡旋盘8的尾部的轴承7内。
[0047] 压缩机壳体1的下部设置有下支架4，下支架4用以限制曲轴6摆动。下支架4下部装配有油泵5。油泵5经由曲轴6的中心油孔6b向上提供润滑油，润滑油到达油孔6b顶部后沿着偏心部6a与轴承7之间的间隙进入第一背压腔11。然后，一小部分润滑油会经过第一密封件10进入第二背压腔12，并最终进入压缩腔，起到润滑和密封涡旋盘的作用。大部分润滑油会向下流动润滑其它轴系运动部件后沿压缩机壳体1内壁回到压缩机底部。
[0048] 涡旋压缩机运转时，电机驱动曲轴6旋转，曲轴6带动动涡旋盘8运动。在十字滑环18的限制下，动涡旋盘8围绕曲轴6的轴心以固定的半径做平动运动，从而在动涡旋盘8和静涡旋盘9的涡旋齿之间产生数个相互隔离且容积连续变化的压缩腔。压缩腔将吸入的制冷剂压缩后排出到压缩机壳体1的内部空间。由于制冷剂在压缩腔被压缩，压力升高，势必产生一个使动涡旋盘8和静涡旋盘9分离的力。该力会使动涡旋盘8远离静涡旋盘9，从而引起各个压缩腔之间产生泄漏并导致压缩机性能下降。
[0049] 为了限制这种分离，在动涡旋盘8的端板8a的下端面引入平均压力高于吸气压力的背压力，依靠背压力将动涡旋盘8按压在静涡旋盘9上。
[0050] 在本实施例中，通过第一密封件10和第二密封件15形成第一背压腔11、第二背压腔12和第三背压腔13：第一背压腔11与压缩后的排出气体相通，压力大致处于排气压力Pd
水平；第二背压腔12与吸气气体相通，压力大致处于吸气压力Ps水平：第三背压腔13与第一背压腔11之间通过连通孔16b连通，因而第三背压腔13的压力也处于排气压力Pd水平。
[0051] 需说明的是，第一背压腔11、第二背压腔12和第三背压腔13也可以有其它连通形式，如第一背压腔11与排出气体相通，第二背压腔12与压缩腔连通，使其压力处于吸气压力和排气压力之间，第三背压腔13与第一背压腔11相通。
[0052] 若压缩腔产生的分离力大小为Fa，动涡旋盘8在垂直于轴向的平面内的投影面积为a，第一密封件10围成的圆的面积为b，两个第二密封件15之间的环形面积为c。
[0053] 则可以得到第一背压腔11、第二背压腔12内的
流体对动涡旋盘8产生的背压力Fb＝Ps×(a-b)+Pd×b。
[0054] 流体对柔性止推件14产生的向上的力Fc＝(Pd-Ps)×c。
[0055] 结合参见图2，涡旋压缩机运行在排气、吸气压比较高的工况下时，因处于高压比工况，(高压比工况为排气压力与吸气压力比大于2)，此时Fb>Fa。动涡旋盘8依靠背压力和静涡旋盘9紧密贴合在一起。
[0056] 柔性止推件14在力Fc的作用下向上移动距离H1(距离H1可为20μm至120μm)，此时限位部14a与静涡旋盘9的下端面接触。由于，限位部14a到止推部14b的距离比动涡旋盘8的端板8a厚度大5-20μm左右，所以止推部14b与动涡旋盘8的端板8a的下端面存在较小的间隙h1。因此，此时各压缩腔之间可以很好密封，且动涡旋盘8与静涡旋盘9之间的按压力较小，仅为：
[0057] F＝Fb-Fa＝Ps×(a-b)+Pd×b-Fa。
[0058] 结合参见图3，涡旋压缩机运行在排气、吸气压比较低的工况下时，由于处于低压比工况，(低压比工况为排气压力与吸气压力比大于1.2且小于2)，此时FbFa-Fb。
[0059] 因此，柔性止推件14依然会在Fc的作用下向上移动距离H2，限位部14a与静涡旋盘9的下端面接触。但此时，静涡旋盘9的下端面与动涡旋盘8的端板8a之间存在较小的间隙h2。此时各压缩腔之间存在一定的泄漏，但由于h2非常小，在加工条件满足的情况下可以使h2控制在5-10μm那样的水平，因此泄漏大为降低，压缩机性能依然保持较高水平。
[0060] 结合参见图4，涡旋压缩机运行在分离力异常升高的情况下时，当涡旋压缩机存在杂质或吸入过量液体时，分离力Fa会急剧上升，此时Fa>Fb+Fc。
[0061] 动涡旋盘8在分离力的作用下和静涡旋盘9分开，动涡旋盘8的端板8a的下端面与柔性止推件14的止推部14b接触。由于分离力过大，柔性止推件14会向下运动距离H3回落到上支架16上，限位部14a与静涡旋盘端面9a分离。此时，静涡旋盘9的端面与动涡旋盘8的端板8a之间存在较大的间隙为H3+h3，各压缩腔之间产生严重泄漏，进而使分离力降低，避免过高的分离力引起压缩机零件的损坏。
[0062] 柔性止推件14的限位部14a由分布在外侧的数个支柱状第一凸起组成，第一凸起的端面可与静涡旋盘9的下端面接触。限位部14a到止推部14b的距离比动涡旋盘8的端板8a厚度稍大。
[0063] 柔性止推件14在径向方向上，内侧是具有放置十字滑环18的盛放部14c以及与十字滑环18的一对键18a配合的键槽14f，在该盛放部14c的外侧分散布置2个或多个沿轴向延伸的第二凸起，该第二凸起与动涡旋盘8的端板8a的下端面相对，以形成止推部14b。限位部14a位于径向方向最外侧。
[0064] 柔性止推件14利用第二密封件15使其在轴向上与动涡旋盘8相对的一侧处于吸气压力或中间压力的低压环境中，与上支架16相对的一侧处于大致等于排气压力的高压环境中。在压差力的作用下，柔性止推件14向静涡旋盘9一侧移动，限位部14a与静涡旋盘端面9a接触并限位。
[0065] 压缩机运行在较高压比工况下，动涡旋盘8依靠背压力和静涡旋盘9紧密贴合在一起。柔性止推件14的限位部14a与静涡旋盘9的下端面接触，由于限位部14a到止推部14b的距离比动涡旋盘8的端板8a的厚度稍大，止推部14b与动涡旋盘8的端板8a的下端面存在较小的间隙，柔性止推件14不会增加动涡旋盘8受到的按压力。
[0066] 在低压比工况时，动涡旋盘8与静涡旋盘9之间的分离力大于背压力，动涡旋盘8与静涡旋盘9分离。此时，柔性止推件14的限位部14a依然与静涡旋盘9的下端面接触，而柔性止推件14的止推部14b与动涡旋盘8的端板8a的下端面接触。由于受到柔性止推件14的限制，动涡旋盘8分离的间隙很小，有效的减少了泄漏。
[0067] 在压缩腔存在杂质等异常情况，使压缩腔产生的分离力异常上升时，柔性止推件14向上支架16一侧移动，并与上支架16接触，而限位部14a与静涡旋盘9的下端面分离，同时动涡旋盘8的端板8a的下端面与柔性止推件14的止推部14b接触。此时动涡旋盘8与静涡旋盘9之间产生较大间隙，可使压缩腔内压力下降，从而避免零件损坏。
[0068] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明的涡旋压缩机可以在低压比工况下提高泵体的密封性能，同时保证高压比工况下背压力适当，提升压缩机在宽广的运转范围内的性能和可靠性。此外由于本发明柔性止推件受其它运动部件的尺寸限制较小，能够提供的较大支撑力，拓宽了压缩机可靠运行的范围。
[0069] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
