渦旋壓縮機和用於渦旋壓縮機的擋板的製作方法

2023-10-30 20:13:02

專利名稱：渦旋壓縮機和用於渦旋壓縮機的擋板的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於壓縮製冷劑的渦旋壓縮機，更具體地說，涉及渦旋壓縮機外罩中 的擋板和/或在這些渦旋壓縮機中如何承載壓力負載。
背景技術：
渦旋壓縮機是一種用來壓縮製冷劑的特定類型的壓縮機，其用於諸如製冷、空氣 調節、工業冷卻和冷凍器等應用和/或可使用壓縮流體的其他應用。這種現有渦旋壓縮 機是已知的，例如在Hasemann申請的第6，398，530號美國專利、Kammhoff等人申請的第 6，814，551號美國專利、Kammhoff等人申請的第6，960，070號美國專利和Kammhoff等人 申請的第7，112,046號美國專利中給出了示例性描述，上述所有這些專利都已經轉讓給與 本案的受讓人密切相關的比策爾(Bitzer)公司。由於本案揭示內容屬於可在這些或其他 渦旋壓縮機中實施的改進，因此，第6，398，530號美國專利、第7，112，046號美國專利、第 6，814，551號美國專利和第6，960，070號美國專利的全部揭示內容以全文引用的方式併入 本文中。正如這些專利所示例性描述的那樣，渦旋壓縮機傳統地包括外罩，外罩內容納有 渦旋壓縮機。渦旋壓縮機包括第一和第二渦旋壓縮機構件。第一壓縮機構件通常靜止不動 地設置且固定在外罩中。第二渦旋壓縮機構件可相對於第一渦旋壓縮機構件運動，以壓縮 位於各自基座上方並相互嚙合的各自的渦旋肋之間的製冷劑。傳統地，可動渦旋壓縮機構 件可圍繞中心軸線並沿著一個軌道路徑被驅動，以實現壓縮製冷劑的目的。經常在同一外 罩內提供一個典型地為電動馬達的適當驅動單元，以驅動可動渦旋構件。渦旋壓縮機的壓縮流體輸出容納在外罩內的高壓室中。典型地，設置某種形式的 擋板(也根據上述專利稱為或已知為分隔體)，以將高壓室分隔為外罩的隔離區，該隔離區 典型為頂部外罩端。這種高壓生成壓力負載以及必須在渦旋壓縮機設計中處理的其他問 題。本發明針對擋板和/或承載壓力負載或在渦旋壓縮機中處理壓力負載的方式的 改進。

發明內容
本發明具有若干可要求保護且單獨或組合起來可獲得專利權的方面，這些方麵包 括但不限於下文所述內容。本發明的第一個方面針對一種擋板構件，其中所述擋板的內部區可滑動地設置且 可浮動。根據該方面的用於壓縮流體的壓縮機裝置包含外罩和容納在外罩中的渦旋壓縮機 本體。渦旋壓縮機本體包含第一渦旋本體和第二渦旋本體。所述渦旋本體具有各自的基座 和從所述各自的基座伸出的各自的渦旋肋，所述渦旋肋在它們之間的相對運動過程中可相 互嚙合，以壓縮流體(典型地為製冷劑)。在外罩內界定高壓室，且所述高壓室配置成從渦 旋壓縮機本體接收壓縮流體。設置擋板構件，該擋板構件具有相對於第一渦旋本體可滑動
5地設置的內周區。擋板構件具有受到高壓室的較高流體壓力的第一側，且所述擋板構件配 置成當受到高壓室中的壓縮流體時向第一渦旋本體的外周區傳輸壓力負載。根據第一方面的優選配置，與間接關係相反，擋板構件可滑動地直接設置在第一 渦旋本體上。擋板構件的內部區可藉助擋板構件的徑向最內部分與渦旋構件之間的環形軸 向間隙浮動。所述間隙可適於響應高壓室中的壓縮高壓製冷劑導致的壓力負載而減小尺 寸。鑑於此浮動特徵，負載可不沿著內部區承載，且大部分或全部負載可傳送到其他位置， 例如外罩處或外罩附近的外周區。本發明的另一個方面可針對將擋板構件保持於壓縮機本體之一上。根據該方面， 壓縮機裝置包含外罩以及容納在外罩中的渦旋壓縮機本體。渦旋壓縮機本體包含第一渦旋 本體和第二渦旋本體，所述第一和第二渦旋本體具有各自的基座和從所述各自的基座伸出 且相互嚙合的各自的渦旋肋。第二渦旋本體可相對於第一渦旋本體運動，以壓縮流體。在 第一渦旋構件上安裝止擋板，且通過止擋板將擋板構件保持於第一渦旋本體上。根據該方面，止擋板可以作為止回閥的一部分，且不僅充當擋板構件的止擋板，而 且還充當可動止回閥構件的止擋板。本方面的其他輔助方面可包含擋板構件的內周區沿著 從第一渦旋構件的基座伸出的內環形轂浮動。這種浮動可通過止擋板限制在一個軸線方向 上。本發明的第三方面涉及一種分離高壓室與第一渦旋本體的擋板構件，其中，所述 擋板構件是金屬鑄件、金屬衝壓件或機加工構件(例如鋁金屬鑄件)。根據該方面，用於流 體壓力的壓縮機裝置包括外罩和位於外罩中的渦旋壓縮機本體，所述渦旋壓縮機本體包含 第一和第二渦旋本體。這些渦旋本體具有各自的基座和從所述各自的基座伸出且相互嚙合 的各自的渦旋肋。第二渦旋本體可相對於第一渦旋本體運動，以壓縮流體。在外罩內界定 高壓室，且所述高壓室配置成從渦旋壓縮機本體接收壓縮流體。擋板構件基本上將高壓室 與第一渦旋本體分離(意味著完全或至少部分地有效分離)。擋板構件是金屬鑄件、金屬衝 壓件和機加工構件之一。本發明的第四個方面針對一種傳輸壓力負載並於是改善壓力管理系統的方法。該 方法包括通過第一和第二渦旋本體之間的相對運動壓縮流體；接收鄰近第一流構件的高壓 室中的壓縮流體；以及將高壓室中的壓縮流體產生的壓力負載傳輸遠離所述第一渦旋構件 的內周區而傳輸到所述第一渦旋構件的外周區。根據一個實施方式的優選方法進一步包括利用擋板構件承載所傳輸的壓力負 載；在第一渦旋構件與擋板構件之間形成低或中壓室，以在擋板構件上產生不同的壓力，所 述中或低壓室的壓力比高壓室的壓力低；使擋板沿著沿大體圓柱形界面的內周區浮動，以 防止沿著內周區的軸向負載傳輸，且其中壓力負載的傳輸沿著相對於圓柱形表面徑向隔開 的擋板構件與第一渦旋構件之間的軸向接觸界面進行；在內周區將擋板構件保持於第一渦 旋構件上；以及使擋板構件與外罩隔開，以避免它們之間的直接嚙合。從結合附圖給出的以下詳細描述中將可以更清楚地理解本發明的其他方面、目的 和優點。


附圖併入說明書中並構成說明書的一部分，這些附圖舉例說明本發明的若干方面，且與具體實施方式
一起用於解釋本發明的原理。附圖中圖1是根據本發明的一個實施例的渦旋壓縮機組件的橫截面；圖2是圖1所示的渦旋壓縮機實施例的上部分的等距圖的部分橫截面和截取圖；圖3是與圖2相似但放大的視圖，該圖從不同角度和截面得到，以示出其他結構特 徵；圖4是圖1的實施例的下部分的部分橫截面和截取圖；和圖5是渦旋壓縮機的上擋板區的等距圖的另一橫截面和部分截取圖。 雖然將結合某些優選實施例來描述本發明，但是沒有任何意圖將本發明局限於這 些實施例。相反，其意圖涵蓋所有包含在權利要求書限定的本發明的精神和範圍內的所有 替代物、修改和等同物。
具體實施例方式附圖中舉例圖解了根據本發明的一個實施例的渦旋壓縮機組件10，其大體包括外 罩12，在該外罩12內渦旋壓縮機14可由驅動單元16驅動。渦旋壓縮機組件可配置在製冷 劑迴路中，以用於製冷、工業冷卻、冷凍、空氣調節或需要壓縮流體的其他合適應用。合適的 連接埠提供與製冷迴路的連接，並包括延伸穿過外罩12的製冷劑入口 18和製冷劑出口 20。通過操作驅動單元16以運行渦旋壓縮機14並從而壓縮在高壓壓縮狀態下從製冷劑入 口 18進入並從製冷劑出口 20排出的合適製冷劑或其他流體，可運行渦旋壓縮機組件10。外罩12可表現為許多形式。在優選實施例中，外罩包括多個殼部分，並且優選包 括三個殼部分，即包括中心圓柱形外罩部分24、頂端外罩部分26和底端外罩部分28。優選 地，外罩部分24、26和28由合適的鋼板構成並焊接在一起，以形成永久外罩12封閉件。然 而，如果需要拆分外罩，則可採用其他外罩構造，這些構造可包括金屬鑄件或機加工零件。中心外罩部分24優選為圓柱形且與頂端和底端外罩部分26、28套疊地相互配合。 這形成用於容納渦旋壓縮機14和驅動單元16的封閉腔30。頂端和底端外罩部分26、28中 的每一個大體呈圓頂狀且包括各自的圓柱形側壁區32、34，以與中心部分24匹配，並提供 對外罩12的頂端和底端的封閉。從圖1中可知，頂側壁區32與中心外罩部分24套疊地交 迭，並沿著圓形焊接區從外部焊接到中心外罩部分24的頂端。類似地，底端外罩部分28的 底側壁區34與中心外罩部分24套疊地相互配合(但是在圖中示出為安裝到中心外罩部分 24的內部而非外部)，且通過圓形焊接區從外部焊接。驅動單元16可優選地表現為電動馬達組件40的形式，所述電動馬達組件40由 上、下軸承構件42、44支撐。電動馬達組件40可操作地轉動並驅動軸46。電動馬達組件 40大體包括外部環形馬達罩48、包括電線圈的定子50和與驅動軸46聯接從而一起轉動的 轉子52。可對定子50通電，以可轉動地驅動轉子52並進而使驅動軸46圍繞中心軸線54 轉動。參照圖1和4，下軸承構件44包括大體圓柱形的中心轂58，該中心轂58包括中心 套管和開口，以設置圓柱形軸承60，驅動軸46以軸頸方式設置在所述圓柱形軸承60上，以 獲得轉動支撐。多個臂62且典型地至少三個臂優選以相等的角間隔從中心軸承轂58徑向 向外伸出。這些支撐臂62相互嚙合，並坐落於由底部外罩部分28的底側壁區34的終止圓 邊提供的圓形坐落表面64上。同樣，底部外罩部分28可用以安置、支撐和坐落下軸承構件44並進而充當可在其上支撐渦旋壓縮機的內部零件的基座。下軸承構件44則藉助形成於下軸承構件44的板狀橫檔區(Iedgeregion) 68上的 圓形座66支撐圓柱形馬達罩48，所述板狀橫檔區沿著中心轂58的頂部向外伸出。支撐臂 62也優選相對於中心外罩部分的內徑設定高精度公差。臂62可與中心外罩部分24的內徑 表面嚙合，以居中地安置下軸承構件44，並進而保持中心軸線54的位置。這可以藉助下軸 承構件44與外罩12之間的過盈配合和壓配合支撐配置(例如參見圖4)實現。或者，根據 一個更優選配置，如圖1所示，下軸承與下外罩部分28嚙合，而下外罩部分28又附著至中 心部分24上。類似地，可沿著下軸承構件44的階梯式座66利用過盈配合和壓配合支撐外 部馬達罩48。如圖所示，可使用螺釘將馬達罩緊固到下軸承構件44上。驅動軸46由多個直徑漸小的部分46a_46d構成，這些部分相對於中心軸線54同 心對準。最小直徑部分46d被設置軸頸，以在下軸承構件44內轉動，而次小部分46c提供 臺階72，以將驅動軸46軸向支撐在下軸承構件44上。最大部分46a被設置軸頸，以在上軸 承構件42內轉動。驅動軸46進一步包括偏移偏心驅動部分74，該偏移偏心驅動部分74具有圍繞相 對於中心軸線54偏移的偏移軸線的圓柱形驅動表面75。該偏移驅動部分74以軸頸方式設 置在渦旋壓縮機14的可動渦旋構件的腔中，以在驅動軸46圍繞中心軸線54旋轉時，沿著 一個軌道路徑驅動渦旋壓縮機的可動構件。為了潤滑所有這些軸承表面，外罩12在底端設 置了潤滑油槽76，在上述潤滑油槽中提供了適當的潤滑油。驅動軸46具有潤滑油管和推 動器78，該推動器在驅動軸旋轉時充當油泵並進而將油從潤滑油槽76泵出到界定在驅動 軸46中的內部潤滑油通路80中。在驅動軸46轉動期間，離心力作用，以克服重力作用將 潤滑油向上驅動穿過潤滑油通路80。潤滑油通路80包括圖示的各種徑向通道，用以通過離 心力將油供給至合適的軸承表面並進而按要求潤滑滑動表面。上軸承構件42包括中心軸承轂84，驅動軸46的最大部分46a以軸頸方式設置在 所述中心軸承轂84中以轉動。支撐腹板86從軸承轂84向外延伸，該支撐腹板86與外周 支撐邊緣88匯合。環形階梯式座表面90沿支撐腹板86設置，所述環形階梯式座表面90 可與圓柱形馬達罩48的頂端過盈配合和壓配合，以進而提供軸向和徑向定位。馬達罩48 也可用螺釘緊固到上軸承構件42上。外周支撐邊緣88也可包括可與外罩12過盈配合和 壓配合的外部環形階梯式座表面92。舉例來說，外周邊緣88可軸向嚙合座表面92，也就是 說，在與軸線54垂直的橫向平面上嚙合並且不穿過直徑。為了定中心，在表面92的正下方 提供中心外罩部分24與支撐邊緣88之間的直徑配合。具體地說，在套疊的中心和頂端外 罩部分24、26之間界定內部圓形臺階94，其與上軸承構件42的外部環形臺階92軸向和徑 向地設置。上軸承構件42也經由軸向推力表面96通過軸承支撐向可動渦旋構件提供軸向推 力支撐。雖然這可由單一整體零件完整提供，但是圖示為由單獨的套環構件98提供，所述 套環構件98沿階梯式環形界面100與上軸承構件42的上部分相互配合。套環構件98界 定中心開口 102，所述中心開口的尺寸足夠大，以容納偏心偏移驅動部分74並允許其進行 在可動渦旋壓縮機構件112的容納部分內進行的軌道偏心運動。現在更詳細地描述渦旋壓縮機14，渦旋壓縮機本體由優選包括靜止的固定渦旋壓 縮機本體Iio和可動渦旋壓縮機本體112的第一和第二渦旋壓縮機本體提供。可動渦旋壓
8縮機本體112配置成為了壓縮製冷劑而相對於固定渦旋壓縮機本體110進行軌道運動。固 定渦旋壓縮機本體包括從板狀基座116軸向伸出並設計成螺旋形的第一肋114。類似地，第 二可動渦旋壓縮機本體112包括從板狀基座120軸向伸出並設計成類似的螺旋形的第二渦 旋肋118。渦旋肋114、118相互嚙合且在相應的另一壓縮機本體112、110的相應基座表面 120、116上密封地毗鄰。結果，在渦旋肋114、118與基座120之間形成多個壓縮室122。在 室122內，進行製冷劑的逐步壓縮。製冷劑經由圍繞渦旋肋114、118的進口區124以初始 低壓在外部徑向區域中流動(例如參見圖2-3)。在室122中逐步壓縮(室沿徑向向內逐步 界定)後，製冷劑經由在固定渦旋壓縮機本體110的基座116中居中地界定的壓縮出口 126 排出。已壓縮到高壓的製冷劑可在渦旋壓縮機工作過程中經由壓縮出口 126排出室122。可動渦旋壓縮機本體112嚙合驅動軸46的偏心偏移驅動部分74。更具體地說，可 動渦旋壓縮機本體112的容納部分包括圓柱形套管驅動轂128，上述圓柱形套管驅動轂128 利用設置在其中的可滑動軸承表面可滑動地容納偏心偏移驅動部分74。詳言之，偏心偏移 驅動部分74嚙合圓柱形驅動轂128，以在驅動軸46圍繞中心軸線54轉動過程中使可動渦 旋壓縮機本體112沿著圍繞中心軸線54的軌道路徑運動。考慮到該偏移關係導致相對於 中心軸線54的重量失衡，組件優選包括以固定角定向安裝到驅動軸46上的配重130。配 重130用以補償由偏心偏移驅動部分74和沿軌道路徑驅動的可動渦旋壓縮機本體112導 致的重量失衡(例如，尤其是，渦旋肋不均衡地保持平衡)。配重130包括附著套環132和 補償重量區134 (參見圖2中最佳示出的配重)，所述補償重量區134提供配重效應並進而 與用於平衡目的的下配重135協作平衡圍繞中心軸線54旋轉的零件的總重量。這通過內 部平衡或消除慣性力而減少了總組件的振動和噪音。參照圖1-3，尤其參照圖2，可以看到渦旋壓縮機的導向運動。為了引導可動渦旋 壓縮機本體12相對於固定渦旋壓縮機本體110的軌道運動，可提供合適的鍵聯軸器140。 鍵聯軸器在渦旋壓縮機領域通常稱為「十字滑塊聯軸器」。在本實施例中，鍵聯軸器140包 括外環本體142並包括兩個沿第一橫向軸線146線性隔開的第一鍵144，上述第一鍵在也沿 著第一軸線146線性隔開且對準的兩個相應鍵槽導軌148內緊密且線性地滑動。鍵槽導軌 148由靜止的固定渦旋壓縮機本體界定，這樣，鍵聯軸器140沿第一橫向軸線146的線性運 動為相對於外罩12並垂直於中心軸線54的線性運動。鍵可包括狹槽、凹槽或圖示從鍵聯 軸器140的外環本體142伸出的突起。這種對第一橫向軸線146上的運動的控制引導可動 渦旋壓縮機本體112的全部軌道路徑中的一部分。另外，鍵聯軸器包括四個第二鍵152，其中，相對的成對的第二鍵152相對於與第 一橫向軸線146垂直的第二橫向軸線154線性對準且大體平行。存在兩組協作以接收伸出 的滑動導向部156的第二鍵152，上述滑動導向部156在可動渦旋壓縮機本體112的相反側 從基座120伸出。導向部156線性嚙合並被引導，以藉助於導向部156沿著成組的第二鍵 152的滑動線性導向運動而進行沿著第二橫向軸線的線性運動。藉助於鍵聯軸器140，可動渦旋壓縮機本體112具有相對於固定渦旋壓縮機本體 110沿著第一橫向軸線146和第二橫向軸線154的受限運動。這樣能夠防止可動渦旋本體的 任何相對轉動，因為它只能進行平移運動。更具體地說，固定渦旋壓縮機本體110將鍵聯軸 器140的運動限制為沿著第一橫向軸線146的線性運動；而鍵聯軸器140在沿著第一橫向 軸線146運動時又攜帶可動渦旋壓縮機本體112與其一起沿著第一橫向軸線146運動。另外，可動渦旋壓縮機本體可藉助容納於第二鍵152之間且可在其間滑動的導向部分156提 供的相對滑動運動獨立地沿著第二橫向軸線154相對於鍵聯軸器140運動。通過允許在兩 個相互垂直的軸線146、154上同時運動，驅動軸46的偏心偏移驅動部分74提供的在可動 渦旋壓縮機本體112的圓柱形驅動轂128上的偏心運動被轉化為可動渦旋壓縮機本體112 相對於固定渦旋壓縮機本體110的軌道路徑運動。更詳細地參照固定渦旋壓縮機本體110，此本體110固定在上軸承構件42上，上 述固定通過在它們之間軸向且豎直延伸並圍繞可動渦旋壓縮機本體112的外側的延伸件 實現。在示例性給出的實施例中，固定渦旋壓縮機本體110包括在渦旋肋的相同側從基座 116伸出的多個軸向伸出支柱158(參見圖2)。這些支柱158嚙合且坐落在上軸承構件42 的頂側上。優選地，螺栓160 (圖2)被提供，以將固定渦旋壓縮機本體110緊固到上軸承構 件42上。螺栓160軸向延伸穿過固定渦旋壓縮機本體的支柱158，並且緊固且旋緊到上軸 承構件42中的對應螺紋開口中。為了進一步支撐及固定所述固定渦旋壓縮機本體110，固 定渦旋壓縮機本體的外周包括圓柱形表面162，上述圓柱形表面162緊密容納在外罩10的 圓柱形內表面上，更具體地說，容納在頂端外罩部分26上。表面162與側壁32間的間隙用 以允許將上外罩25組裝在壓縮機組件上，並隨後用以容納0型密封圈164。0型密封圈164 密封圓柱形定位表面162與外罩112之間的區域，以防止形成從壓縮高壓流體到外罩12內 部的未壓縮部分/油槽區的洩露路徑。密封件164可保持在徑向面朝外的環形槽166中。參照圖1-3且尤其參照圖3，固定渦旋壓縮機本體110的上側(例如與渦旋肋相對 的一側)支撐可浮動的擋板構件170。為了容納擋板構件170，固定渦旋壓縮機本體110的 上側包括通過基座116的徑向延伸盤區176連接的環形且更具體地說圓柱形的內轂區172 以及向外間隔的外周邊緣174。在轂172與邊緣174之間設有容納擋板構件170的環形活 塞狀室178。藉助這種配置，擋板構件170與固定渦旋壓縮機本體110的組合用以分離高壓 室I80與外罩I0內的低壓區。雖然擋板構件170圖示為在固定渦旋壓縮機本體110的外 周邊緣174內嚙合且徑向受限，擋板構件170也可替代地以圓柱形直接定位在外罩12的內 表面上。如本實施例所示且具體參照圖3，擋板構件170包括內轂區184、盤區186和外周 邊緣區188。為了進行強化，可整體提供沿著盤區186的頂側在轂區184與外緣區188之間 延伸的多個徑向延伸肋190，且這些延伸肋190優選相對於中心軸線54以相等角度隔開。 擋板構件170除了傾向於分離高壓室180與外罩12的其餘部分外，還用以將高壓室180生 成的壓力負載傳遞遠離固定渦旋壓縮機本體110的內部區並朝向固定渦旋壓縮機本體110 的外周區。在外周區，壓力負載可傳遞至外罩12並可由外罩12更直接地承載，因而避免或 至少最小化施加壓力於零件上，並基本上避免諸如渦旋本體的工作零件的變形或撓曲。優 選地，擋板構件170可沿著內周區相對於固定渦旋壓縮機本體110浮動。舉例來說，如示例 性實施例中示出的那樣，這可通過沿著相應的轂區在固定渦旋壓縮機本體與擋板構件的相 互圓柱形滑動表面之間的滑動圓柱形界面192實現。當高壓室180中的壓縮高壓製冷劑作 用在擋板構件170上時，除了可能由於摩擦嚙合產生的傳遞外，基本上沒有負載可沿著內 部區傳遞。相反，在徑向外周處設有軸向接觸界面環194，在該徑向外周處，為固定渦旋壓縮 機本體110和擋板構件170設置了相應的邊緣區。優選地，在擋板構件170最裡面的直徑 與固定渦旋壓縮機本體110的上側之間設有環形軸向間隙196。環形軸向間隙196界定在擋板構件的徑向最裡面的部分與渦旋構件之間，並適於響應高壓室180內的壓縮高壓製冷 劑導致的壓力負載而減小尺寸。間隙196可以在壓力和負載釋放後擴展到其放鬆狀態下的 尺寸。 為了便於最有效地轉移負載，在擋板構件170與固定渦旋壓縮機本體110之間界 定出環形中或低壓室198。該環形中或低壓室可受到下油槽壓力(例如，該壓力可以是藉助 於圖3所示的流體連通通道200的進口區124的壓力)，或者可受到中間壓力(例如通過經 由各自的渦旋肋114中間的固定渦旋壓縮機本體110界定的流體連通通道202，以將各壓縮 室122之一與圖5中另一實施例示出的室198相連)。因此，可基於被選擇用於最佳應力/ 撓曲管理的低或中壓來配置負載傳送特性。在任一情況下，中或低壓室198在操作過程中 含有的壓力基本上比高壓室180小，從而在擋板構件170上形成壓力差和負載。
為了防止洩露並更好地便於負載轉移，可設置內、外密封件204、206，上述兩個密 封件均可以為彈性0型圈密封件。優選地，內密封件204為徑向密封件，且設置在沿擋板構 件170的內徑界定的在徑向上朝內的內槽208中。相似地，外密封件206可設置在沿著外 周邊緣區188中的擋板構件170的外徑界定的在徑向上朝外的外槽210。雖然徑向密封件 圖示為位於外部區域處，替換地或此外，也可以沿著軸向接觸界面環194設置軸向密封件。雖然擋板構件170優選且如上文描述可以為衝壓鋼零件，擋板構件170也可包括 鑄件和/或機加工件(且可為鋁)，以提供具有若干上述結構特徵的擴展能力。通過以此方 式製造擋板構件，可避免這些擋板的重衝壓。另外，擋板構件170可保持在固定渦旋壓縮機本體110上。具體地說，如圖所示，擋 板構件170的內轂區184的在徑向上向內伸出的環形凸緣214在軸向上落在止動板212與 固定渦旋壓縮機本體110之間。止動板212通過螺栓216安裝到固定渦旋壓縮機本體210 上。止動板212包括在固定渦旋壓縮機本體110的內轂172上沿徑向伸出的外橫檔218。 止動板橫檔218充當擋板構件170的止擋件和保持件。以此方式，止動板212用於將擋板 構件170保持到固定渦旋壓縮機本體110上，以使得因而承載擋板構件170。如圖所示，止動板212可以是止回閥220的一部分。止回閥包括可動閥板元件222， 所述可動閥板元件包含在內轂172中固定渦旋壓縮機本體的出口區中界定的室內。止動板 212因而封閉止回閥室224，可動閥板元件222位於該止回閥室中。在止回閥室內設有圓柱 形導向壁表面226，該導向壁表面引導止回閥220沿著中心軸線54的運動。凹口 228設置 在導向壁226的上部分中，從而當可動閥板元件222抬升離開閥座230時，允許壓縮製冷劑 穿過止回閥。在止動板212中設有開口 232，以方便壓縮氣體從渦旋壓縮機通向高壓室180 中。止回閥可操作，以允許單向流動，從而使得當渦旋壓縮機工作時，壓縮製冷劑可以藉助 正被驅動離開閥座230的閥板元件222通過壓縮出口 126離開渦旋壓縮機本體。然而，一 旦驅動單元關斷且渦旋壓縮機不再工作，高壓室180內的高壓將迫使可動閥板元件回到閥 座230上。這將關閉止回閥220，並進而防止壓縮製冷劑回流通過渦旋壓縮機。在工作過程中，渦旋壓縮機組件10可運行，以在外罩入口 18處接收低壓製冷劑並 壓縮製冷劑以輸送到高壓室180，製冷劑在高壓室180處可通過外罩出口 20輸出。如圖所 示，在圖4中，內部管道234可接在外罩12內部，以將低壓製冷劑從入口 18經由馬達罩入 口 238引導至馬達罩中。這允許低壓製冷劑流過馬達，進而冷卻馬達以及將可由馬達工作 引發的熱量從馬達上帶走。低壓製冷劑接著可沿縱向穿過馬達罩並環繞通過其中的空隙空間而朝向頂端運動，在頂端低壓製冷劑可通過圍繞中心軸線54等角度隔開的多個馬達罩 出口 240 (參見圖2)排出。馬達罩出口 240可界定在馬達罩48或上軸承構件42中，或由 馬達罩與上軸承構件的組合(例如通過圖2所示的在其間形成的間隙)界定。一旦排出馬 達罩出口 240，低壓製冷劑進入形成於馬達罩和外罩之間的環形室242。低壓製冷劑可從這 裡經過一對相對的外周通口 244穿過上軸承構件，上述一對外周通口 244由上軸承構件42 的相反側的凹口界定，以形成圖3所示的軸承構件42與外罩之間的間隙(或者軸承構件 42中的孔)。通口 244可相對於馬達罩出口 240成角度地間隔設置。一旦穿過上軸承構件 42，低壓製冷劑最終進入渦旋壓縮機本體110、112的進口區124。低壓製冷劑從進口區124 最終進入相反側的渦旋肋114、118(固定渦旋壓縮機本體的每一側的一個進口)，並且通過 室122逐步壓縮而在壓縮出口 126處達到其最大壓縮狀態，其隨後穿過止回閥220並進入 高壓室180。從那裡，高壓壓縮製冷劑可接著從渦旋壓縮機組件10穿過製冷劑罩出口 20。包括公開文獻、專利申請和本文引用的專利的所有參考資料均以相同的程度以引 用的方式併入本文中，如同每份參考文獻單獨且具體地表示為以引用的方式併入本文中且 其全部內容描述在本文中。除非本文中另外指出或從上下文能夠清楚地推出與之相反，否則在描述本發明時 使用的術語「一個」和「該(或所述)」以及類似用詞應理解為涵蓋單數和複數兩種形式。 除非另外指出，否則術語「包括」、「具有」、「包含」和「含有」應理解為是開放式術語(也就 是指「包括，但不限於」)。除非本文中另外指出，否則本文中引用的數值範圍僅僅用作簡略 的分別參照落入此範圍內的每個獨立值的方法，且每個獨立值均併入本說明書中，如同它 們單獨列舉在本文中。除非本文中另外指出或從下文能夠清楚地推出與之相反，否則本文 描述的所有方法可按照任何合適的順序進行。除非另外要求，否則本文中使用的任何以及 所有實例或示例性語言(例如「諸如」)僅僅用來更好地說明本發明而不造成對本發明的範 圍進行限制。說明書中的任何語言均不應理解為指示實施本發明所必要的任何未要求的技 術特徵。這裡描述了本發明的優選實施例，包括發明人已知的實施本發明的最佳模式。本 領域技術人員在閱讀以上描述後，將容易了解這些優選實施例的變化。發明人期望本領域 技術人員也能夠適當運用這些變化，且發明人希望本發明也能夠以與上文具體描述內容不 同的方式實施。因此，本發明包括適用法律允許的後附權利要求書中描述的發明主題的所 有修改和等同物。此外，除非本文中另外指出或從上下文能夠清楚地推出與之相反，否則上 述技術特徵在其所有可能的變化中的任意組合也涵蓋在本發明中。
1權利要求
一種用於壓縮流體的壓縮機裝置，包括外罩；所述外罩中的渦旋壓縮機本體，其包含第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一和第二渦旋本體具有各自的基座和從所述各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋，所述第二渦旋本體可相對於所述第一渦旋本體運動以壓縮流體；所述外罩中的高壓室，其配置成從所述渦旋壓縮機本體接收壓縮流體；和擋板構件，其具有相對於所述第一渦旋本體可滑動地設置的內周區，所述擋板構件具有受到所述高壓室的流體壓力的第一側，所述擋板構件配置成當受到高壓室中的壓縮流體時向所述第一渦旋本體的外周區傳輸壓力負載。
2.根據權利要求1所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件可滑動地直接設置 在所述第一渦旋本體上，進一步包括界定在所述擋板構件的徑向最內部分與所述渦旋構件 之間的環形軸向間隙，所述間隙適於響應所述高壓室中的壓力負載而減小。
3.根據權利要求2所述的壓縮機，其特徵在於，進一步包含安裝到所述第一渦旋構件 上的止擋板，所述止擋板包含至少部分地在所述擋板構件的所述內周區徑向延伸的橫檔， 其中所述止擋板將所述擋板構件保持於所述第一渦旋構件上。
4.根據權利要求3所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括居中地設置在所述第 一渦旋構件中的止回閥，所述止擋板形成所述止回閥的一部分以停止可動閥構件。
5.根據權利要求1所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件在所述外周區附近 與所述第一渦旋本體可滑動地嚙合，所述第一渦旋本體將負載直接傳輸到所述第一渦旋本 體的所述外周區且遠離所述第一渦旋本體的內部區。
6.根據權利要求5所述的壓縮裝置，其特徵在於，所述第一渦旋本體包含外環形周緣 和在與所述渦旋肋相反的一側從所述各自的基座伸出的內環形轂，所述第一渦旋本體在所 述外環形周緣與所述內環形轂之間界定環形滑動室，所述擋板構件可滑動地設置在所述環 形滑動室中。
7.根據權利要求6所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括所述擋板構件與所述 轂之間的內密封件以及所述擋板構件與所述緣之間的外密封件。
8.根據權利要求7所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件界定徑向朝外的外 凹槽，所述外密封件設置在所述外凹槽中，且所述擋板構件界定徑向朝內的內凹槽，所述內 密封件設置在所述內凹槽中。
9.根據權利要求6所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括設置在所述擋板構件 與所述第一渦旋本體之間的低壓室，所述低壓室與低壓吸入室流體連通，所述低壓吸入室 向待壓縮的渦旋構件提供流體。
10.根據權利要求6所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括設置在所述擋板構件 與所述第一渦旋本體之間的中壓室，進一步包含經過所述第一渦旋本體的壓力連通通道， 所述壓力連通通道使界定在所述第一和第二渦旋肋的各自的渦旋肋之間的中壓區與所述 低壓室連通。
11.根據權利要求1所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件與所述第一渦旋本 體軸向嚙合，以沿接觸環傳遞壓力負載，所述接觸環位於所述第二渦旋本體的各自的渦旋 肋周圍。
12.根據權利要求11所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括所述外罩中的馬達 以及穿過所述馬達延伸的驅動軸，所述馬達可工作，以驅動所述驅動軸，所述驅動軸的上端 以軸頸方式設置到上軸承構件上，且其中所述第一渦旋本體安裝在所述上軸承構件上，且 其中所述壓力負載沿著配置在所述第二渦旋本體的各自的渦旋肋附近的至少一個延伸件 傳輸。
13.根據權利要求12所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述至少一個延伸件包括從所 述第一渦旋構件延伸的多個支柱，進一步包含穿過所述支柱緊固所述第一渦旋本體的至少 一個螺栓，且其中所述外罩包含套疊地相互配合且剛性地緊固在一起的第一和第二殼，所 述第一和第二殼沿其界面界定臺階，所述上軸承構件與所述臺階嚙合，其中所述壓力負載 經由所述臺階通過所述支柱、所述上軸承構件傳輸至所述外罩。
14.根據權利要求1所述的壓縮機裝置，其中，所述擋板構件是金屬鑄件，所述擋板構 件包含大體圓柱形外邊緣和大體圓柱形內轂，所述邊緣和所述轂通過較薄的盤部分連接， 進一步包含與所述盤部分成一體、沿所述邊緣與所述轂之間的第一側徑向延伸的多個肋。
15.一種用於壓縮流體的壓縮機裝置，包括外罩；所述外罩中的渦旋壓縮機本體，其包含第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一和第 二渦旋本體具有各自的基座和從所述各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋，所述第 二渦旋本體可相對於所述第一渦旋本體運動以壓縮流體；安裝在所述第一渦旋構件上的止擋板；和擋板構件，所述擋板構件通過所述止擋板保持於所述第一渦旋本體上。
16.根據權利要求15所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述第一渦旋本體包含在與所 述各自的渦旋肋相反的一側從所述各自的基座伸出的內環形轂，且其中所述擋板構件具有 可滑動地容納在所述環形轂上的環形開口。
17.根據權利要求16所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括界定在所述擋板構 件的徑向最內部分與所述渦旋構件之間的環形軸向間隙，所述間隙適於響應高壓室中的壓 力負載而減小。
18.根據權利要求17所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件在所述第一渦旋 構件的外周區附近沿軸向嚙合接觸環與所述第一渦旋本體可滑動地嚙合，所述軸向嚙合接 觸環沿徑向向外與所述內環形轂隔開，所述第一渦旋本體將負載直接傳輸到所述第一渦旋 本體的所述外周區並遠離所述第一渦旋本體的內部區。
19.根據權利要求18所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件界定外徑，且所述 外罩在所述擋板構件的平面中界定內徑，所述外徑與所述內徑隔開，因而所述擋板構件不 與所述外罩直接嚙合。
20.根據權利要求18所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述止擋板是止回閥的一部分， 所示止回閥居中地設置在所述第一渦旋構件的環形轂中，所述止擋板包含在所述擋板構件 的內周區上徑向延伸的環形橫檔，其中所述止擋板的所述環形橫檔將所述擋板構件保持於 所述第一渦旋構件上。
21.一種用於壓縮流體的壓縮機裝置，包括外罩；所述外罩中的渦旋壓縮機本體，其包含第一渦旋本體和第二渦旋本體，所述第一和第 二渦旋本體具有各自的基座和從所述各自的基座伸出且相互嚙合的各自的渦旋肋，所述第 二渦旋本體可相對於所述第一渦旋本體運動，以壓縮流體；所述外罩中的高壓室，其配置成從所述渦旋壓縮機本體接收壓縮流體；和 擋板構件，其基本上將所述高壓室與所述第一渦旋本體分離，其中所述擋板構件是金 屬鑄件和機加工構件之一。
22.根據權利要求21所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件包含大體圓柱形 外邊緣和大體圓柱形內轂，所述邊緣和所述轂通過較薄的盤部分連接，進一步包含與所述 盤部分成一體、沿所述邊緣與所述轂之間的第一側徑向延伸的多個肋。
23.根據權利要求21所述的壓縮機裝置，其特徵在於，所述擋板構件界定外徑，且所述 外罩在所述擋板構件的平面中界定內徑，所述外徑與所述內徑隔開，因而所述擋板構件不 與所述外罩直接嚙合。
24.根據權利要求21所述的壓縮機裝置，其特徵在於，進一步包括所述擋板構件界定 的內、外環形凹槽以及分別設置在所述內、外凹槽中的內、外密封圈。
25.一種方法，包括通過第一和第二渦旋構件之間的相對運動壓縮流體； 接收鄰近所述第一渦旋構件的高壓室中的壓縮流體；以及將所述高壓室中的所述壓縮流體產生的壓力負載傳輸遠離所述第一渦旋構件的內周 區而傳輸到所述第一渦旋構件的外周處。
26.根據權利要求25所述的方法，其特徵在於，進一步包括 利用擋板構件承載所傳輸的壓力負載；在所述第一渦旋構件與所述擋板構件之間形成低或中壓室，以在所述擋板構件上產生 不同的壓力，所述中或低壓室的壓力比所述高壓室的壓力低；使所述擋板沿著大體圓柱形界面沿所述內周區浮動，以防止沿著所述內周區的軸向負 載傳輸，且其中壓力負載的傳輸沿著相對於所述圓柱形表面徑向隔開的所述擋板構件與所 述第一渦旋構件之間的軸向接觸界面進行；在所述內周區處將所述擋板構件保持於所述第一渦旋構件上；以及 使所述擋板構件與所述外罩隔開，以避免它們之間直接嚙合。
全文摘要
一種渦旋壓縮機，其包含存儲壓縮流體的外罩的高壓區中的擋板構件。擋板用於承載並傳輸壓力負載使之遠離中心區而到達外周區，其中在所述外周區處所述負載可傳輸至外罩。可減少渦旋壓縮機本體上的撓曲、應力和磨損。
文檔編號F04C27/00GK101952549SQ200980102292
公開日2011年1月19日 申請日期2009年1月15日 優先權日2008年1月17日
發明者J·W.·布施 申請人:比策爾制冷機械製造有限公司