渦旋壓縮機的製作方法

2023-12-09 09:40:11 3

本發明屬於壓縮機領域，具體涉及一種渦旋壓縮機。

背景技術：

通常而言，壓縮機包括壓縮機外殼和設置在壓縮機外殼內的泵體組件和電機組件，泵體組件用於工作流體(例如製冷劑)的壓縮，電機組件驅動泵體組件工作。

根據泵體組件的不同，壓縮機可以分類為往復式壓縮機、渦旋式壓縮機、滾動轉子式壓縮機等。

目前渦旋壓縮機內部沒有壓力平衡結構，因此當停機後只能依靠節流元件慢慢平衡。所以通常家用壓縮機的使用規定了停機3分鐘後才能再次啟動，就是為了使得高低壓達到平衡，以便下次啟動可以減小啟動負荷，順利完成啟動。但是在車用壓縮機的使用中仍然存在兩個問題：(1)車用壓縮機多採用熱力膨脹閥，熱力膨脹閥是依靠過熱度開啟的，當停機後過熱度消失，熱力膨脹閥也會很快關閉，這樣冷凝器中的高壓冷媒無法和蒸發器中的低壓冷媒進行壓力平衡；(2)汽車內部由於空間狹小，並且周圍熱源較多，很容易產生熱積聚現象。這樣的熱積聚會使車內溫度短時間快速上升；但是車用空調由於其負荷特性，又需要快速啟動打冷。

因此，現有的壓縮機由於內部沒有壓力平衡結構，難以實現停機後內部壓力平衡，另外也無法滿足快速降溫的要求。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種渦旋壓縮機，其包括：外殼，其形成了一封閉空間；泵體組件，其設置在所述封閉空間內；所述泵體組件包括動渦盤和靜渦盤；所述泵體組件將所述封閉空間分隔成位於所述動渦盤一側的吸氣腔和位於所述靜渦盤一側的排氣腔；所述動渦盤與所述靜渦盤之 間形成壓縮腔；所述壓縮腔具有一個壓縮中心腔；所述靜渦盤上設有分隔所述排氣腔和所述壓縮中心腔的排氣閥；以及壓力平衡機構，其中，所述壓力平衡機構包括：平衡腔室，其形成於所述的靜渦盤內；第一氣體通道，其形成於所述的靜渦盤內，且所述第一氣體通道的一端連通所述壓縮中心腔，另一端連通所述平衡腔室；第二氣體通道，其一端連通所述平衡腔室，另一端連通所述吸氣腔；以及，平衡控制塞，其具有從所述平衡腔室伸出至所述排氣腔內的第一端部和位於所述平衡腔室內的第二端部，並且所述平衡控制塞內部設有與所述排氣腔連通的第三氣體通道；當所述渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，所述平衡控制塞的第二端部抵持於所述平衡腔室的遠離所述排氣腔的內底面，從而使得所述第三氣體通道與所述平衡腔室隔離；當所述渦旋壓縮機停機時，所述平衡控制塞的第二端部逐漸脫離所述平衡腔室的遠離所述排氣腔的內底面，從而使得所述第三氣體通道與所述平衡腔室連通。

優選的，所述平衡控制塞的第二端部的端面上開設有與所述第三氣體通道連通的緩衝腔；從所述排氣腔指向所述吸氣腔的方向上，所述平衡控制塞具有兩個受力截面：所述平衡控制塞的第一端部的位於所述排氣腔內的第一受力截面和所述平衡控制塞的位於所述平衡腔室內的第二受力截面；以及從所述吸氣腔指向所述排氣腔的方向上，所述平衡控制塞具有一個受力截面：位於所述緩衝腔內的第三受力截面；當所述渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向為從所述排氣腔指向所述吸氣腔；當所述渦旋壓縮機停機時，所述第二受力截面上的受力逐漸降低，以至所述平衡控制塞在所述第一受力截面、所述第二受力截面和所述第三受力截面所受到的合力的方向為從所述吸氣腔指向所述排氣腔。

優選的，所述平衡控制塞具有從所述第一端部的端面延伸至所述平衡腔室內的第一桿部和從第一桿部延伸至第二端部的端面的第二桿部，所述第一桿部的直徑小於第二桿部的直徑；所述第二受力截面形成於所述第二桿部上的與所述第一桿部的接合處。

優選的，所述第三氣體通道具有遠離所述排氣腔的端部，該端部的直徑變大從而形成所述的緩衝腔。

優選的，當所述渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，所述排氣腔的壓強≥ 所述平衡腔室的壓強>所述吸氣腔的壓強；當所述渦旋壓縮機停機時，所述平衡腔室的壓強逐漸降低趨向所述吸氣腔的壓強。

優選的，所述第三受力截面的面積大於所述第一受力截面的面積，小於所述第一受力截面與第二受力截面的面積之和。

優選的，所述泵體組件還包括支撐所述動渦盤的支架，所述第二氣體通道形成於所述的支架內。

優選的，所述平衡腔室的遠離所述排氣腔的內底面形成於所述支架上。

優選的，所述渦旋壓縮機為車用壓縮機。

在本發明的渦旋壓縮機採用一個簡單結構的壓力平衡機構實現了：在壓縮機停機、排氣閥關閉情況下，壓縮機內部的高低壓的快速平衡，並且這樣高低壓快速平衡不會引起動渦盤反轉發出異常噪音。並且，在本發明的渦旋壓縮機特別適合於車用壓縮機。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例1的渦旋壓縮機的內部結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例1的渦旋壓縮機的壓力平衡機構(壓縮機處於正常工作狀態)的示意圖；

圖3為根據本發明實施例1的渦旋壓縮機的壓力平衡機構(壓縮機處於停機狀態)的示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖所示的具體實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。

實施例1

如圖1所示，一種渦旋壓縮機，其包括外殼1、泵體組件2、電機組件3和壓力平衡機構4。

其中，外殼1形成了渦旋壓縮機的內部封閉空間(圖中未標註)，在該封閉空間內設有用於工作流體(例如製冷劑)的壓縮的泵體組件2和用於驅動 泵體組件2工作的電機組件3。

泵體組件2包括相互嚙合的靜渦盤21和動渦盤22。泵體組件2將上述的封閉空間分隔成位於動渦盤22一側的吸氣腔12和位於靜渦盤21一側的排氣腔11；動渦盤22與靜渦盤21之間形成壓縮腔(圖中未標註)，壓縮腔具有一個壓縮中心腔13。靜渦盤21上設有分隔壓縮中心腔13和排氣腔11的排氣閥210。

如圖1所示，外殼1上設有吸氣口121，工作流體通過吸氣口121進入吸氣腔12。動渦盤22相對於靜渦盤21做往復運動(動渦盤22圍繞靜渦盤21不斷進行平動)，從而將工作流體從吸氣腔12吸入至壓縮腔，並逐步壓縮，在壓縮中心腔13匯聚，當壓縮中心腔13壓力大於排氣腔12的壓力時，排氣閥210打開排出高壓氣體至排氣腔11，並通過外殼1上設置的排氣口111排出，如此循環。

如圖1所示，靜渦盤21的排氣口(圖中未標註)上設有排氣閥210，當壓縮機處於正常工作狀態時，排氣閥210打開，經壓縮後的工作流體通過排氣閥210從壓縮中心腔13排至排氣腔11。

然而，當壓縮機停機時，上述排氣閥210的閥片迅速下落，封堵了排氣腔11和壓縮中心腔13，即封堵了高壓腔(排氣腔11)與低壓腔(吸氣腔12)之間的聯通路徑；尤其是車用空調系統中，多採用熱力膨脹閥，因此停機後熱度消失後，排氣閥210也會很快關閉，因此，整個空調壓縮機系統壓力很難平衡。

本發明的渦旋壓縮機中設置有壓力平衡機構4，更具體地，該壓力平衡機構4進一步包括：平衡腔室41、第一氣體通道42、第二氣體通道43和平衡控制塞44。

平衡腔室41形成於靜渦盤21內。

第一氣體通道42，形成於靜渦盤21內，且第一氣體通道42的一端連通壓縮中心腔13，另一端連通平衡腔室41；由於第一氣體通道42連通壓縮中心腔13和平衡腔室41，因此，當壓縮機正常工作時，平衡腔室41內的壓強等於壓縮中心腔13內的壓強，以Pk表示。

第二氣體通道43，其一端連通平衡腔室41，另一端連通吸氣腔12。當壓縮機正常工作時，吸氣腔12為低壓腔，其壓強以Ps表示。壓縮中心腔13 和平衡腔室41內的壓強Pk大於吸氣腔12的壓強Ps。

平衡控制塞44，其具有從平衡腔室41伸出至排氣腔11內的第一端部441和位於平衡腔室41內的第二端部442，並且平衡控制塞44內部設有與排氣腔11連通的第三氣體通道443。當壓縮機正常工作時，排氣腔11為高壓腔，排氣腔和第三氣體通道443內的壓強以Pd表示。

當渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，平衡控制塞44的第二端部442抵持於平衡腔室41的遠離排氣腔11的內底面411，如圖2所示，從而第三氣體通道443與平衡腔室41隔離；因此，第三氣體通道443與吸氣腔12不連通，排氣腔11內的高壓氣體不能通過第三氣體通道443洩露到吸氣腔12(低壓一側)。

當渦旋壓縮機停機時，平衡控制塞44的第二端部442逐漸脫離平衡腔室41的遠離排氣腔11的內底面411，如圖3所示，從而使得第三氣體通道443與平衡腔室41連通，因此，第三氣體通道443與吸氣腔12連通，排氣腔11內的高壓氣體通過第三氣體通道443洩露到吸氣腔12(低壓一側)。

因此，本實施例的簡單結構實現了，在壓縮機停機、排氣閥210關閉情況下，高低壓的快速平衡，並且這樣高低壓快速平衡不會引起動渦盤22反轉發出異常噪音。

在本實施例中，平衡控制塞44的第二端部442的端面上開設有與第三氣體通道443連通的緩衝腔444；

從排氣腔11指向吸氣腔12的方向上(即從高壓一側指向低壓一側的方向，以該方向為「正向」)，平衡控制塞44具有兩個受力截面：第二受力截面B和第三受力截面C。即：平衡控制塞44的第一端部的位於排氣腔11內的第一受力截面A和平衡控制塞44的位於平衡腔室41內的第二受力截面B；以及從吸氣腔12指向排氣腔11的方向上(即從低壓一側指向高壓一側的方向上，以該方向為「反向」)，平衡控制塞44具有一個受力截面：位於緩衝腔444內的第三受力截面C。

需要說明的是，上述的第一受力截面A和第二受力截面B所受到的「合力」的方向是「正向」的，或者具有「正向」的分量；上述第三受力截面C所受到的「合力」的方向是「反向」的，或者具有「反向」的分量。

術語「合力」是指作用於同一物體上多個力加在一起的矢量和。術語「分 量」，是指「合力在某一方向上的矢量分量。

如果某一截面上，既受到正向的力，又受到反向的力，兩者合力為「零」或者兩者合力在「正向」/「反向」上的分量為「零」，這樣的截面不在考慮之列，不作為本實施例的壓力平衡結構4的受力截面。

第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C，以及下述的它們的面積，均指在「正向」/「反向」上的投影的受力截面及其受力面積。

在本實施例中，第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C均垂直於「正向」/「反向」，因此，它們各自的受力面積都等於其在「正向」/「反向」上的投影面積。

在本實施例中，例如，第一受力截面A的受力面積Sa是指，平衡控制塞44的第一端部441的端面面積減去第三氣體通道443的上埠橫截面積。

在本實施例中，平衡控制塞44具有從第一端部441的端面延伸至平衡腔室41內的第一桿部445和從第一桿部445延伸至第二端部442的端面的第二桿部446；第一桿部445的直徑小於第二桿部的直徑，第二受力截面B形成於第二桿部446上的與第一桿部445的接合處；即第二受力截面B為第二桿部446朝向排氣腔11方向的端面。

第二受力截面B的受力面積Sb是指，第二桿部446的橫截面積減去第一桿部445的橫截面積(第二桿部446超出第一桿部445的環形端面的面積)。

第三受力截面C的受力面積Sc是指，緩衝腔444的上壁面的面積減去第三氣體通道443的下埠橫截面積。

當渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，平衡控制塞44在第一受力截面A、第二受力截面B和第三受力截面C所受到的合力的方向為從排氣腔11指向吸氣腔12。

簡單來說，若第一受力截面A在排氣腔11內受到的「正向」上的合力為FA，排氣腔11內的壓強為Pd，FA＝Pd*Sa；

第二受力截面B在平衡腔室41內受到的「正向」上的合力為FB，平衡腔室41內的壓強為Pk，FB＝Pk*Sb；

第三受力截面C在緩衝腔444內受到的「反向」上合力為FC，緩衝腔444通過第三氣體通道443與排氣腔11連通，緩衝腔444的壓強等於排氣腔11的壓強，為Pd；FC＝Pd*Sc。

當渦旋壓縮機處於正常工作狀態時，FA與FB的合力(FA+FB)大於FC，也就是說，平衡控制塞44所受到的整體合力的方向是「正向」的，使得平衡控制塞44的第二端部442的端面與平衡腔室41的遠離排氣腔11的內底面411相抵，第三氣體通道443與平衡腔室41隔離，第三氣體通道443與吸氣腔12不連通。

當渦旋壓縮機停機時，排氣閥210迅速關閉，壓縮中心腔13內的氣體返流至平衡腔室41和吸氣腔12，從而使得壓縮中心腔13和平衡腔室41內的壓強Pk逐漸降低(逐漸趨向於吸氣腔12內的壓力Ps)，第二受力截面B在平衡腔室41內受到的「正向」上的合力為FB逐漸減小，以至FA與FB的合力(FA+FB)小於FC，從而使得平衡控制塞44的第二端部442的端面離開平衡腔室41的遠離排氣腔11的內底面，第三氣體通道443與吸氣腔12連通，實現高低壓的快速平衡。

在本實施例中，當渦旋壓縮機在正常工作狀態時，排氣腔11的壓強Fd≥壓縮中心腔13和平衡腔室41內的壓強Pk>吸氣腔12內的壓強Ps，為了滿足(FA+FB)>FC，第三受力截面C的面積小於第一受力截面A與第二受力截面B的面積之和：Sc<(Sa+Sb)。

在本實施例中，當渦旋壓縮機在停機時，壓縮中心腔13和平衡腔室41內的壓強Pk逐漸減小，趨向Ps，為了滿足(FA+FB)Sa。

在本實施例中，第三氣體通道443具有遠離排氣腔11的端部，該端部的直徑變大從而形成緩衝腔444。

泵體組件2還包括支撐動渦盤22和靜渦盤21的支架23。

動渦盤22支承於支架23上。在本實施例中，第二氣體通道43形成於支架23內。

上述平衡腔室41的遠離排氣腔11的內底面411形成於支架23上，即形成於支架23支撐動渦盤22的支架平面(如圖2和圖3所示的支架23的上表面)上。

在本發明的一個替代實施例中，上述平衡腔室41可以在靜渦盤21的內部形成其內底面411，第二氣體通道43一端形成於靜渦盤21內連通平衡腔室41，另一端在支架23內部延伸直至連通吸氣腔12。

至於平衡腔室41和第一、二氣體通道42、43的具體位置，本領域技術人員可以很容易設計實現，只要能實現上述的壓力平衡機構4的功能即可。

本發明的壓力平衡機構特別適合於車用空調系統的渦旋壓縮機，實現壓縮機內部系統高低壓力快速平衡，以及快速啟動打冷的要求。

應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。