CN1099847A

CN1099847A - 涡式压缩机

Info

Publication number: CN1099847A
Application number: CN94103572.7A
Authority: CN
Inventors: 鹈饲彻三; 武田公温; 佐藤和弘
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1994-04-12
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2014-04-12
Also published as: US5494422A; CN1034830C; JPH0771391A; JP3170109B2

Abstract

一种涡式压缩机包括一止回阀，此止回阀具有一个以可沿垂直方向移动的方式设置在阀门室内的阀门元件。在一挡板内设置有一反压口，此反压口的一端在挡板表面处是开放的，另一端则与高压侧腔室相通连，而所述挡板则用于在止动阀打开时接收阀门元件。

Description

本发明涉及到一种涡式压缩机，此压缩机包括一设置在排气口内的止回阀，而所述排气口则与一带有排气室的涡式压缩机构相通连。

目前，在空调系统（致冷循环过程）中采用了涡式压缩机，由于该压缩机能进行有效的压缩作业。

如图8与图9所示，上述涡式压缩机包括一涡式压缩机部件h（压缩机构），此部件具有一固定涡形件d与一转动涡形件g的配合体，所述固定涡形件d包括一端面板a、一涡卷b以及包围涡卷b的外周壁c，而所述转动涡形件g则包括一端面板e以及一垂直设置在该端面板e上的涡卷f。

具体地说，压缩机部件h构造成能形成一气密空间i，以便通过涡形件d与g两者的配合在涡卷b与f之间进行压缩作业，从而使涡卷b与f按预定角度彼此相对位移并彼此相接合。

转动涡形件g可通过一转轴m旋转，该转轴带有诸如形成在其一端上的偏心销k，因而气密空间i会因上述旋转运动而改变。

这样，当转动涡形件g通过转轴m绕固定涡形件d的中轴旋转时，气密空间i的容积会从压缩机部件h的边缘部分朝向其中心部分逐渐减小，因此，可用气密空间i的容积变化来压缩气体。转动涡形件g上还设置有一未显示出的诸如十字联轴节（Oldham’s Coupling）之类的旋转止动装置，以便防止转动涡形件g绕自身的轴线旋转。

所述涡式压缩机一般使用一腔室去减少排放气体的冲击压力，然后将该气体排放到外部。

具体地说，如图8所示，在压缩机部件h的上方形成有一排气室x.此室由诸如一气密罩v及一排气盖w之类的部件构成。排气室x通过一排气口n与压缩机部件h相通连。此外，排气室x还与安装在气密罩v上的排气管y相通连。

压缩机部件h所压缩的排放气会进入排气室x，在此排气室内减小了排放气体的冲击压力。此后，从排气管y中将该排放气体排放到所述压缩机的外部。

压缩机部件h上设置有一止回阀o，此阀安装在排气口n内以防止所说的排放气体回流。

可将所谓的自由式止回阀用作所说的止回阀o，这是因为其结构非常简单的缘故。

更具体地说，自由式止回阀o包括：一阀门室p，此室形成在排气口n的路径上;一阀门座q，此座形成在阀门室p内的排气口n₁的开孔边缘上;一档板r，此档板形成在与上述排气口n₁开孔相对的壁面上;以及一阀门元件s，此元件以可移动的方式设置在阀门座q与档板r之间。

位于由阀门室p所分隔的止回阀o上游处的排气口n₁从阀门座q延伸至空缩机部件h，而位于下游处的排气口n₂则从阀门室p的边缘延伸至排气室x。

因此，当压缩机部件h运转时，止回阀o的阀门元件s会因排放气体的压力而移至档板r一侧从而贴合于该档板，由此将排气口n打开。

当压缩机部件h停止运转时，该部件h内的压力会减小，止回阀o的阀门元件s会因此而移至阀门座q一侧从而贴合于该阀门座的表面，从而将排气口n关闭。当所述压缩机停止运转时，止回阀o的运动会抑制排放气体从排气室x向压缩机部件h回流。因此，能防止由气体回流所起的压缩机反转。

在压缩机的运转过程中，阀门元件s会因包含在压缩机内的油的粘合力而粘着于上述档板。因此，由于存在位于阀门元件s与阀门座q之间的，取决于压缩机运行状况的油的粘合力，即使压缩机停止运转，阀门元件s也不会轻易离开上述档板，所以，存在着阀门元件s滞后关闭排气口的可能性，即延迟关闭排气口。当产生延迟关闭时，排放气体会通过排气口n回流至压缩机部件h直至阀门元件将该排气口关闭，从而会引起压缩机部件h的反转，同时发出较大的噪音。

本发明业已考虑到了上述问题，因此，本发明的目的是提供一种涡式压缩机，此压缩机能确保止回阀稳定地工作。

为了达到上述目的，依照本发明的第一个方面，所述的压缩机包括一设置在档板上的反压口，此反压口的一端在阀门元件所贴合的档板表面处是开放的，而另一端则与一高压侧腔室相通连。

依照本发明的上述第一个方面，当压缩机构停止运转时，排气室内的排气压力会加载至粘着于上述档板表面的止回阀的阀门元件的后部。用于分离该止回阀阀门元件的力会与所述反压成正比地增加。因此，所述阀门元件会立即离开档板表面并到达阀门座以关闭上述排气口。

这样，当压缩装置停止运转时，止回阀会立即关闭，而与该压缩装置的运行状态无关。因此，会改善止回阀引起压缩机部件反转的延迟关闭的缺陷。

依照本发明的第二个方面，所述涡式压缩机包括一凹槽，此凹槽形成在上述档板表面上，以减少油在阀门元件与档板之间的粘合区域或接触区域。

依照本发明的上述第二个方面，由于减小了阀门元件与档板之间的粘合区域，所以能更稳定地关闭上述止回阀。

依照本发明的第三个方面，在所述涡式压缩机中，为了有效地减小油的粘合区域，上述凹槽包括一梯形开孔，此开孔的直径小于阀门元件的外径，而且，此开孔在档板表面处以与上述反压口基本共轴的方式开放。

依照本发明的上述第三个方面，用简单的结构就能有效地减小阀门元件与档板之间的粘合区域。

依照本发明的第四个方面，在所述涡式压缩机中，为了有效地减小油的粘合区域，上述凹槽包括一锥形孔，此锥形孔的直径小于阀门元件的外径，而且，此锥形孔在档板表面处以与上述反压口基本共轴的方式开放。

依照本发明的上述第四个方面，用简单的结构就能有效地减小阀门元件与档板之间的粘合区域。

依照本发明的第五个方面，在所述涡式压缩机中，为了将反压从排气口作用于阀门元件以使该阀门元件与档板表面相分离，要使所述排气口与高压侧腔室相通连的下游排气口的入口在上述档板表面处开放。

依照本发明的第六个方面，在所述涡式压缩机中，上述下游排气口还起这样的作用：它将反压施加于阀门元件，以分离该粘着在档板表面上的阀门元件。因此，还会与被施加反压的上述增大区域成正比例地改善止回阀的延迟关闭状况。

图1是概略说明本发明第一实施例的涡式压缩机的剖面图;

图2是概略说明设置在图1实施例中压缩机部件内的止回阀及其周围装置的放大剖面图;

图3是概略说明构成本发明第二实施例的一部分的止回阀及其周围装置的剖面图;

图4是概略说明构成本发明第三实施例一部分的止回阀及其周围装置的剖面图;

图5是概略说明构成本发明第四实施例一部分的止回阀及其周围装置的剖面图;

图6是概略说明构成本发明第五实施例一部分的止回阀及其周围装置的剖面图;

图7是概略说明构成本发明第六实施例一部分的止回阀及其周围装置的剖面图;

图8是含有自由式止回阀以防止回流的传统的涡式压缩机的剖面图，此图还用于说明该压缩机阀门元件的运行情况;以及

图9是概略说明涡式压缩机的固定涡形件与旋转涡形件彼此接合的涡卷的剖面图。

以下参照图1与图2所示之实施例说明本发明。

图1说明了应用了本发明的涡式压缩机。在图1中，标号1表示一气密外罩，此外罩被加工成垂直延伸的圆柱形。

一由含铁材料制成的排气盖2设置在气密外罩1的上部，将该外罩1分为上下两部分。气密外罩的上部构成了一高压侧腔室3，而下部则构成了一低压侧腔室4。

一电机5设置在外罩1的低压侧腔室4的下部，而一涡式压缩机部件6（压缩装置）则设置在例如，该低压侧腔室4的上部。在电机5与压缩机部件6之间设置有一转轴7。

电机5包括：一定子8，此定子被压装在外罩1的内缘上以在该内缘处受到支承;以及一转子9，此转子设置在定子8之内。转子9以固定的方式安装在转轴7的下部以随该轴7旋转。在外罩1的外缘上设置有一连接于定子8的接线头10。

涡式压缩机部件6包括：一固定涡形件11，此涡形件基本上是由铝制成的;以及一转动涡形件16，此涡形件是由铝制成的并与固定涡形件11相配合。

更具体地说，固定涡形件11包括：一端板12;一（与图9所示的涡卷相同的）涡卷13，此涡卷垂直地安装在端板12的内表面上;以及一外壁14，此外壁垂直地设置在端板的内表面上以包围涡卷13。在端板12的中心部提供有一排气口15。

转动涡形件16包括一端板17以及一（与图9所示的涡卷相同的）涡卷18，此涡卷垂直地安装在端板17的内表面上。在端板17外表面的中间形成有一圆柱形凸出部19。

固定涡形件11与转动涡形件16相配合以彼此相接触，同时彼此相对移动180度（预定角度），从而由所述端板及涡卷构成了多个用于执行压缩过程的月牙形气密空间20（此空间与图9所示的气密空间相同）。

相配合的涡形件11与16设置在排气盖2与一主框架21之间，此主框架是一隔离件，它以固定的方式安装在低压侧腔室4的上部。结果，使得固定涡形件11设置在排气盖2与主框架21之间的上侧，而转动涡形件16则设置在排气盖2与主框架21之间的下侧。

一形成在主框架21上表面的水平接收平面21a以可滑动的方式接收转动涡形件16的端板12。

用螺旋弹簧、锥形盘簧或类似装置之类的支承弹簧22相对形成在主框架21外部边缘侧的周壁部分21b沿垂直方向以可移动的方式支承固定涡形件11。具体地说，在固定涡形件11上设置有一朝向周壁部分21b一侧突出的支架23。此支架23通过支承弹簧22以固定的方式安装在外壁部分21b上。

一形成在固定涡形件11外壁14上的吸气口（未显示）经由外壁14一侧上的空间29和设置在主框架21上以使该框架21的两侧彼此通连的吸气通路（未显示）以及低压侧腔室4而与连接于外罩1外部边缘的吸气管30相通连，从而可将气体从外罩1的外部引入压缩机部件6。

一驱动衬套25通过一旋转支承件24设置在凸出部19内。在此驱动套管25内开成有一滑动孔25a。

转轴7的上端贯穿主框架21并朝向转动涡形件16端板的中心延伸。一设置在主框架21的上述贯穿部分内的上部支承件26以可旋转的方式支承转轴7的上端。此转轴7的上端设置有一偏心销27。该偏心销27以可滑动的方式安装在滑滑孔25内。这样，当转轴7旋转时，转动涡形件16会绕固定涡形件11的中轴转动。

在转动涡形件16的端板17与主框架21的接收平面21a之间设置有一诸如十字联轴节28之类的旋转止动装置，此装置允许转动的涡形件16转动但会阻止转动的涡形件16绕自身的轴线旋转。

由十字联轴节28与偏心销27所引起转动涡形件16的旋转会逐渐减小气密空间20的容积。也就是说，该气密空间可以用来压缩气体。

形成在端板12轴线周围的一大一小两个圆柱形凸缘31及32在固定涡形件11端板12的上表面上向上突出。

一圆柱形凸缘34形成在排气盖2的内筒表面上以便朝向形成在凸缘31与32之间的圆筒形凹槽33突出。凸缘34以可滑动的方式装在凹槽33内。也就是说，凸缘34与凸缘31及32相接合。

环状U形密封圈35通过上述凸缘之间的彼此滑动贴合而置于凸缘34两侧与凸缘31和32之间，从而将这些凸缘密封。

这样，在由内部U形密封圈35所分隔出的中心区域处，即在端板12的上表面上由排气盖2的中心部分所覆盖的中心部分处，形成有一高压室36。而且，在由外缘一侧上的外部U形密封圈35所分隔出的中间区域处，即在端板12的上表面上由排气盖2的中间部分所覆盖的中间部分处，形成有一中压室37。此外，利用空间29在上述中压室的外部边缘侧形成有一低压室，此低压室具有与上述吸气压力相等的压力。

共轴设置的高、中、低压室中的高压室36通过构成排气口15一部分的上游排气口15a与压缩机部件6相通连。中压室37则通过形成在端板12内的压力传导孔38与压缩过程中的气密空间20相通连。被引入高压室36与中压室37的高压气和中压气在用U形密封圈加以密封的同时将向上浮动的固定涡形件11沿轴向方向挤压至转动涡形件16。

此外，一圆环形硬质耐磨板40设置在固定涡形件11外壁14的边缘上，而该固定涡形件11则与转动涡形16的轴向端面作滑动贴合。耐磨板40会防止由出现在使转动涡形件16反向旋转运行过程中的力所引起的磨损。

在排气盖2内形成有多个下游排气口15b，这些下游排气口15b构成了排气口15的其它部分。所述排气口15b使高压室36与排气室43相通连。

在排气口15的路径上设置有一用于防止回流的止回阀42。可将自由式止回阀用作上述止回阀42。止回阀42附近的结构以放大的比例显示于图2中。

在止回阀42的上述结构中，标号60表示由高压室36构成的阀门室60。此阀门室60在排气口15的中部被加工成圆柱形，其直径大于上游排气口15a的直径。利用阀门室60彼此相对的上游与下游壁面形成了一阀门座61与一档板62，阀门座61位于排气口15a的开口的边缘处，而所述开口则处于阀门室60的一侧，档板62处于与排气口15a相对的位置处。一圆板状的阀门元件63以可移动的方式设置在阀门座61与档板62之间。也就是说，阀门元件63可在阀门座61与档板62之间自由移动。

此外，在档板62内设置有一沿垂直方向延伸的反压口60a。此反压口60a的下端在阀门元件62所贴合的档板表面处是开放的，而该反压口60a的上端则与排气室43相通连。这样，排气室43的排出气体的压力就会作为反压施加给位于档板表面62a处的阀门元件63。

当压缩机部件6运转时，来自该部件6的排放气体的压力就会向上朝档板表面62a推动阀门元件63，从而打开排气口15。而当压缩机部件6停止运转时，因压缩机部件6停止运转所引起的后退压力以及从反压口60a所加载的反压（排气室43内的压力）就会向下朝阀门座61推进阀门元件63，从而关闭排气口15。

换句话说，当压缩机部件6停止运转时，止回阀42会关闭上游排气口15a并抑制或防止排放的气体从上游排气口15a回流至压缩机部件6。

为了有效地防止排放的气体回流，在本实施例中，调节反压口60a的直径，使之满足下式：

D₃＜｛H+（D₁+D₂）｝^1/2

其中，D₁是反压口的直径，D₂是阀门室60的内径，D₃是阀门元件的外径。

排气室43与连接在外罩1上壁上的排气管44相通连并能将排放在该排气室43内的气体排放至外罩1的外部。

另一方面，转轴7的下端延伸至外罩1的底部内侧。一安装在低压侧腔室4下部内的下部支承件45以可旋转的方式支承着该转轴的下端。

一用作施压装置的油泵（叶轮泵等）49安装在转轴7的下端部分，此泵通过诸如使偏心轴46旋转而进行抽吸操作，从而使容纳在缸体47内的转动环48旋转。油泵49的抽吸部分（未显示）与一形成在气密外罩1底部内侧的油盘51相通连并抽吸积累在该油盘51上的油51a。所述油泵49的抽吸部分通过一形成在转轴7内的油路50与压缩件部件6的各个滑动部分相通连并可将油盘51内的油51a供给需要润滑的部分。在油泵49的上述排放部分内设置有一安全阀49a，此阀用于在超出预定压力时使油51a返回至油盘51内。

标号52表示一接线头覆盖件，此件用于覆盖曝露在外罩1外部的接线头10。

以下将说明具有上述结构的涡式压缩机的运转情况。

当给电机5通电时，转子9会旋转。这种旋转运动会通过转轴7传递给油泵49。

油泵49的偏心销46会作偏心旋转，从而使转动环48旋转。

这样，就会从油泵49的抽吸部分抽吸油盘51内的油51a，此后，将油51a从排放部分排出。所排出的油51a经过油路50提供给诸如压缩机部件6的润滑部分之类的需要油51a的各个部分。

而且，电机5的旋转还会经由转轴7、偏心销27以及凸出部19传给转动涡形件16。

这时，由于十字联轴节28会阻止转动涡形件16绕自身的轴线旋转，所以，整个转动涡形件16不会绕自身的轴旋转而只会绕一圆形轨道转动，此圆形轨道具有绕固定涡形件11中轴的转动半径。

形成在固定涡形件11与转动涡形件16之间的气密空间20会随着上述转动运动而减小自身的容积。

这样，所抽吸到的气体就会经由吸气管30、低压侧腔室4、吸气通路以及吸气口（均未显示）进入涡卷13与18的最外部边缘区域并从此区域处被吸进气密空间20内。

随着转动涡形件16的转动减小了空间20的容积，所抽吸到的气体会被逐渐压缩。从而，该被压缩了的气体会转移至涡式压缩机部件的中心部分以便排放至上游排气口15a。这时，止回阀42的阀门元件63承受着排气口15a内流动的排放气体的压力并从图2中实线所示的阀门座62处移至图2中双点划线所示的档板表面62a处，从而打开排气口15a。

在上述接合状态下，排放的气体的压力会经由排气口15a转移到高压室36（阀门室60）内，压缩过程中的中等压力也会经由压力传导孔38转移到中压室37内。因此，高压室36内的排气压力和中压室37内的排气压力会将固定涡形件11挤压在转动涡形件16上。也就是说，在防止气体泄露的同时，空间20内的压缩过程会持续进行。这样，阀门室60内的排放气体会经由下游排气口15b以及排气室43从排气管44排放到外罩1的外部。

此后，当所述涡形压缩机停止运转时，由压缩机部件6停止运转所引起的负压会作用于排气口15的上游侧15a。

此外，排气室43内的正压力会作用于反压口60a。该正压力还会通过反压口60a施加于止回阀42的贴合在档板表面62a上的阀门元件63的后表面。这意味着，使阀门元件63与上述档板表面相分离的力不仅是压缩机部件6停止运转所产生的通常的负压而且还包括排气室43内的气压（正压力）。

因此，会有较大的用于逆着油51a的粘着力使阀门元件63与档板表面62a相分离的力作用于阀门元件63。

这样，在油51a的粘着力的作用下而随后关闭排气口的阀门元件63会立即与档板表面62a相分离并因用于分离阀门元件63的力的增加而到达阀门座61以关闭排气口15a。当所述压缩装置停止运转时，止回阀会立即关闭，而与该压缩装置的运转状态无关。

因此，可以改善止回阀42的延迟关闭状况，这种延迟关闭会引起压缩机部件6的反转。

实验已经证实，当根据前述公式设定反压口60a的直径时，止回阀42会在一较宽区域内稳定地运转。

所以，可以防止延迟关闭止回阀42所引起的上述反转运动以及由该反转运动产生的噪音。

本发明并不局限于上述第一实施例，还可具体体现于分别如图3、4、5、6及7所示的第二、第三、第四、第五与第六实施例中。

在图3所示的第二实施例中，在档板表面62a上除反压口60a以外还形成有一凹槽70，以便减小阀门元件63与该档板表面62a之间的接触面积（粘合区域）。具体地说，用一阶梯状开孔71来构成凹槽70，此开孔71的直径小于阀门元件63的直径、深度s小于阀门元件63的厚度t并在档板表面62a处以与该表面62a共轴的方式开放。

利用上述具有减小了的接触面积的结构，由于相应地减小了油51a的粘合力，所以止回阀42会更稳定地关闭。使用阶梯状开孔71具有一定的优点，即其结构简单并能有效地减少阀门元件63与档板表面62a之间的接触面积。

而且，由于阶梯状开孔71的深度S，即该开孔71在水平面上的差值小于阀门元件63的厚度t，所以，即使在阀门座61与档板62之间移动的阀门元件63在移动过程中倾斜，也不可能出现阀门元件63被卡在反压口60a内从而无法运转的情况。

图4所示的第三实施例是上述第二实施例的改进形式。在此第三实施例中，用一锥形孔72代替开孔71构成凹槽70，此锥形孔72在档板表面62a上开放且直径小于阀门元件63的外径。使用锥形孔72可以获得与上述第二实施例相同的效果。

在图5所示的第四实施例中，阀门元件63上被施加反压的区域有所增加。具体地说，为了将反压从排气口15b施加于阀门元件63以使该阀门元件63与档板表面62a相分离，应使上述排气口15b的入口15c在档板表面62a处开放。

利用上述结构，除反压口60a以外，排气口15b也起施加反压的作用，该反压用于分离贴合在档板表面62a上的阀门元件63。因此，可以与上述增加了的被施加反压的区域成正比地矫正止回阀的延迟关闭。

图6中的第五实施例是上述第四实施例的改进形式。在此第五实施例中，具有如上述第二实施例所述之阶梯状开孔71的止回阀42使用了这样一种结构，即下游排气口15b的入口在档板表面62a处是开放的。

图7所示的第六实施例也是上述第四实施例的改进形式。在此第六实施例中，具有如上述第三实施例所述之锥形孔72的止回阀42使用了这样一种结构，即下游排气口15b的入口在档板表面62a处是开放的。

利用上述结构，除减小所述接触面积以外，通过增加压力接受面积（反压接受面积）可以使止回阀42获得非常稳定的关闭操作。

Claims

1、一种涡式压缩机，它包括：一外罩，此外罩被分成一高压侧腔室和一低压侧腔室；一涡式压缩机部件，此部件设置在上述低压侧腔室内以根据彼此接合的涡卷的相对位移来压缩气体并带有一与上述高压侧腔室相通连的排气口；一阀门室，此阀门室设置在上述排气口内以形成一止回阀，该止回阀具有一形成在由上述阀门室所分隔出的上游排气口的开口的边缘处的阀门座，而所述开口则位于所说阀门室的一侧；一档板，此档板形成在阀门室与所述上游排气口相对的位置处；以及一阀门元件，此元件以可移动的方式设置在上述阀门座与档板之间；当所述压缩机装置运转时，上述阀门元件会贴合于档板从而打开排气口，当所述压缩机装置停止运转时，上述阀门元件会贴合于阀门座从而关闭排气口，所说的涡式压缩机特征在于还包括：

一设置在档板上的反压口，此反压口的一端在阀门元件所贴合的档板表面处是开放的，而另一端则与上述高压侧腔室相通连。

2、如权利要求1所述之涡式压缩机，其特征在于它还包括一凹槽，此凹槽形成在上述档板表面上。

3、如权利要求2所述之涡式压缩机，其特征在于，所述凹槽包括一阶梯形开孔，此开孔具有小于上述阀门元件外径的直径并在档板表面处以与上述反压口基本共轴的方式开放。

4、如权利要求2所述之涡式压缩机，其特征在于，所述凹槽包括一锥形孔，此锥形孔具有小于上述阀门元件外径的直径并在档板表面处以与上述反压口基本共轴的方式开放。

5、如权利要求1或2所述之涡式压缩机，其特征在于，与高压侧腔室相通连的上述排气口的下游排气口的入口在所述档板表面处是开放的。