涡旋压缩机的制作方法

本实用新型涉及一种涡旋压缩机。

背景技术：

本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

涡旋压缩机通常包括由定涡旋部件和动涡旋部件构成的压缩机构。为了保证压缩机构的正常工作，定涡旋部件和动涡旋部件需要合适地润滑。在一种形式中，已知在动涡旋部件的端板中设置有从动涡旋部件的径向内侧延伸到压缩机构的其中一个或多个吸气压力区域的润滑剂供给通道。润滑剂供给通道的吸入口可以位于动涡旋部件的毂部的内侧或外侧。由此，通过形成在驱动轴中的润滑剂通路输送到主轴承座的凹部中的一部分润滑剂部分地在主轴承座的凹部内的压力与压缩机构的吸气压力区域之间的压力差的作用下供给到压缩机构内，其他的润滑剂经由主轴承座与驱动轴之间的间隙或者专门设计的润滑剂排泄通道流出主轴承座的凹部。

在马达或驱动轴的转速可变的压缩机(例如，变频压缩机)中，通常整个压缩机的油循环率要设计成满足压缩机的低速运转工况。然而，在这种情况下，当压缩机高速运转时，通过驱动轴供给到主轴承座的凹部的润滑剂量增加，并且主轴承座内的压力(下文中也称之为背压)升高。由于所述背压与吸气压力区域之间的压力差增大，供给到压缩机构中的润滑剂量也会增大，从而导致整个压缩机的油循环率增大。为了应对这种油循环率的增大，需要在压缩机中或者整个制冷系统中设置油分离器，增加了成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种油循环率能够得到合理控制的压缩机。

根据本实用新型实施方式的一个方面，提供了一种涡旋压缩机，其包括：马达，所述马达包括驱动轴；定涡旋部件，所述定涡旋部件包括定涡旋端板和形成在所述定涡旋端板上的螺旋状的定涡旋叶片；动涡旋部件，所述动涡旋部件包括动涡旋端板、形成在所述动涡旋端板第一侧的螺旋状的动涡旋叶片、形成在所述动涡旋端板第二侧的毂部，所述动涡旋叶片和所述定涡旋叶片彼此接合以在其间形成一系列压缩腔；主轴承座，所述主轴承座包括壁部，所述壁部限定所述毂部能够在其中平动转动的凹部；润滑剂供给通道，所述润滑剂供给通道构造成将润滑剂从所述凹部供给到其中一个压缩腔或其附近；润滑剂排放通道，所述润滑剂排放通道用于从所述凹部选择性地排出润滑剂，以及设置在所述润滑剂排放通道中的限压阀，所述限压阀构造成在所述凹部内的压力小时提供小的开度并且在所述凹部内的压力大时提供大的开度。

采用本实用新型，由于限压阀可以在凹部内的背压较高时释放较多的压力，而在凹部内的背压较低时释放较少的压力，所以不管压缩机的马达的转速如何，都能够使得凹部内的背压和吸气压力区域之间的压力差保持在合适的水平，从而使得供给到压缩机构内的润滑剂量保持适度，亦即合理控制了整个压缩机的油循环率。因此，本实用新型可以很好地平衡压缩机在低速及高速的不同要求。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，其中：

图1是常规的涡旋压缩机的纵剖视图；

图2是根据一种示例的压缩机构和主轴承座的纵剖视图；

图3和3A分别是根据本实用新型第一实施方式的压缩机构和主轴承座的侧视图和局部放大图；

图4和4A分别是根据本实用新型第二实施方式的压缩机构和主轴承座的侧视图和局部放大图；

图5是根据本实用新型第三实施方式的压缩机构和主轴承座的侧视图；以及

图6是根据本实用新型的一种变型的压缩机构和主轴承座的侧视图。

具体实施方式

下面对本实用新型各种实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造将不再重复描述。

首先将参照图1描述涡旋压缩机的总体构造和运行原理。如图1所示，涡旋压缩机100(下文中有时也会称为压缩机)一般包括壳体110、设置在壳体110一端的顶盖112、设置在壳体110另一端的底盖114以及设置在顶盖112和壳体110之间以将压缩机的内部空间分隔成高压侧和低压侧的隔板116。隔板116和顶盖112之间的空间构成高压侧，而隔板116、壳体110和底盖114之间的空间构成低压侧。在低压侧设置有用于吸入流体的进气接头118，在高压侧设置有用于排出压缩后的流体的排气接头119。壳体110中设置有由定子122和转子124构成的马达120。转子124中设置有驱动轴130以驱动由定涡旋部件150和动涡旋部件160构成的压缩机构。动涡旋部件160包括端板164、形成在端板一侧的毂部162和形成在端板另一侧的螺旋状的叶片166。定涡旋部件150包括端板154、形成在端板一侧的螺旋状的叶片156和形成在端板的大致中央位置处的排气口152。在定涡旋150的螺旋叶片156和动涡旋160的螺旋叶片166之间形成一系列体积在从径向外侧向径向内侧逐渐减小的压缩腔C1、C2和C3。其中，径向最外侧的压缩腔C1处于吸气压力，径向最内侧的压缩腔C3处于排气压力。中间的压缩腔C2处于吸气压力和排气压力之间，从而也被称之为中压腔。

动涡旋部件160的一侧由主轴承座140的上部(即支撑部)支撑，驱动轴130的一端由设置在主轴承座140中的主轴承144支撑。驱动轴130的一端设置有偏心曲柄销132，在偏心曲柄销132和动涡旋部件160的毂部162之间设置有卸载衬套142。通过马达120的驱动，动涡旋部件160将相对于定涡旋部件150平动转动(即，动涡旋部件160的中心轴线绕定涡旋部件150的中心轴线旋转，但是动涡旋部件160本身不会绕自身的中心轴线旋转)以实现流体的压缩。上述平动转动通过定涡旋部件150和动涡旋部件160之间设置的十字滑环190来实现。经过定涡旋部件150和动涡旋部件160压缩后的流体通过排气口152排出到高压侧。为了防止高压侧的流体在特定情况下经由排气口152回流到低压侧，可以在排气口152处设置单向阀或排气阀170。

为了实现流体的压缩，定涡旋部件150和动涡旋部件160之间需要有效密封。

一方面，定涡旋部件150的螺旋叶片156的顶端与动涡旋部件160的端板164之间以及动涡旋部件160的螺旋叶片166的顶端与定涡旋部件150的端板154之间需要轴向密封。通常，在定涡旋部件150的端板154的与螺旋叶片156相反的一侧设置有背压腔158。背压腔158中设置有密封组件180，密封组件180的轴向位移受到隔板116的限制。背压腔158通过端板154中形成的轴向延伸的通孔(未示出)与中压腔C2流体连通从而形成将定涡旋部件150朝向动涡旋160压的力。由于动涡旋160的一侧由主轴承座140的支撑部支撑，所以利用背压腔158中的压力可以有效地将定涡旋部件150和动涡旋部件160压在一起。当各个压缩腔中的压力超过设定值时，这些压缩腔中的压力所产生的合力将超过背压腔158中提供的下压力从而使得定涡旋部件150向上运动。此时，压缩腔中的流体将通过定涡旋部件150的螺旋叶片156的顶端与动涡旋部件160的端板164之间的间隙以及动涡旋部件160的螺旋叶片166的顶端与定涡旋部件150的端板154之间的间隙泄漏到低压侧以实现卸载，从而为涡旋压缩机提供了轴向柔性。

另一方面，定涡旋部件150的螺旋叶片156的侧表面与动涡旋部件160的螺旋叶片166的侧表面之间也需要径向密封。二者之间的这种径向密封通常借助于动涡旋部件160在运转过程中的离心力以及驱动轴130提供的驱动力来实现。具体地，在运转过程中，通过马达120的驱动，动涡旋部件160将相对于定涡旋部件150平动转动，从而动涡旋部件160将产生离心力。另一方面，驱动轴130的偏心曲柄销132在旋转过程中也会产生有助于实现定涡旋部件和动涡旋部件径向密封的驱动力分量。动涡旋部件160的螺旋叶片166将借助于上述离心力和驱动力分量贴靠在定涡旋部件150的螺旋叶片156上，从而实现二者之间的径向密封。当不可压缩物质(诸如固体杂质、润滑油以及液态制冷剂)进入压缩腔中而卡在螺旋叶片156和螺旋叶片166之间时，螺旋叶片156和螺旋叶片166能够暂时沿径向彼此分开以允许异物通过，因此防止了螺旋叶片156或166损坏。这种能够径向分开的能力为涡旋压缩机提供了径向柔性，提高了压缩机的可靠性。

下面将描述压缩机中各部件的润滑过程。在图1所示的立式涡旋压缩机的示例中，在压缩机壳体的底部存储有润滑剂。相应地，在驱动轴130中形成有大致沿其轴向延伸的通道，即形成在驱动轴130下端的中心孔136和从中心孔136向上延伸到偏心曲柄销132端面的偏心孔134。中心孔136的端部浸没在压缩机壳体底部的润滑剂中或者以其他方式被供给有润滑剂。在一种示例中，可以在该中心孔136中或其附近设置润滑剂供给装置，例如如图1所示的油泵或油叉138等。在压缩机的运转过程中，中心孔136的一端被润滑剂供给装置供给有润滑剂，进入中心孔136的润滑剂在驱动轴130旋转过程中受到离心力的作用而被泵送或甩到偏心孔134中并且沿着偏心孔134向上流动一直到达偏心曲柄销132的端面。从偏心曲柄销132的端面排出的润滑剂沿着卸载衬套142与偏心曲柄销132之间的间隙以及卸载衬套142与毂部162之间的间隙向下流动到达主轴承座140的凹部146中。聚集在凹部146中的一部分润滑剂流动穿过主轴承144向下流动，一部分润滑剂被毂部162搅动而向上运动到达动涡旋部件160的端板164的下侧并随着动涡旋部件160的平动转动而遍布动涡旋部件160和主轴承座140之间的止推表面。

在压缩机的运转过程中，供给到压缩机中的各种活动部件上的润滑剂被甩出和飞溅以形成液滴或雾。这些润滑剂液滴或雾将混合在从进气接头118吸入的工作流体(或者制冷剂)中。随后这些混合有润滑剂液滴的工作流体被吸入到定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的压缩腔中以实现这些涡旋部件内部的润滑、密封和冷却。动涡旋部件和定涡旋部件之间的这种润滑通常称之为油雾润滑。

然而，在某些特定工况下，这种油雾润滑无法向动涡旋部件和定涡旋部件供给足够的润滑剂，这会增大动涡旋部件和定涡旋部件的磨损并且会影响二者之间的密封效果，从而导致整个压缩机的性能下降。为此，在图2所示的示例中，设置了从主轴承座140的凹部146向定涡旋部件150和动涡旋部件160之间的其中一个或多个压缩腔或其附近供给润滑油的润滑剂供给通道OP。具体地，在图2所示的示例中，润滑剂供给通道OP可以形成在动涡旋部件160的动涡旋端板164中并且可以包括润滑剂入口11和润滑剂出口12，并且润滑剂供给通道OP从凹部46延伸到最外侧的压缩腔C1或其附近。或者说，润滑剂供给通道OP从凹部46延伸到动涡旋叶片66的最外侧部分的附近，或延伸到由动涡旋部件和定涡旋部件构成的压缩机构的吸气口附近。润滑剂入口11形成在动涡旋部件160的毂部162的径向外侧。润滑剂入口11和润滑剂出口12可以由设置在端板164中的连通通道13连接。

如图2所示，从驱动轴130的偏心孔134排出的润滑剂将聚集在主轴承座140的凹部146中。随着动涡旋部件160的毂部162在凹部146中的平动转动，凹部146中的润滑剂受到离心力的作用并形成如图2中由OL指示的大致抛物线状的液面。该液面OL内的润滑剂在离心力产生的正压下以及在凹部146内的压力(背压)与压缩机构的吸气压力区域之间的压力差的作用下从润滑剂入口11被吸入，然后经过连通通道13从润滑剂出口12排出到最外侧压缩腔C1中或其附近，如图2中的箭头所示。

在另一种示例中，润滑剂供给通道OP的润滑剂入口11可以设置在毂部162的内侧，例如如图6所示。在这种情况下，从驱动轴130的偏心孔134排出的部分润滑剂也可以在凹部146内的压力与压缩机构的吸气压力区域之间的压力差的作用下从润滑剂入口11被吸入，最终供给到压缩机构的吸气压力区域中。

如上所述，当压缩机的驱动轴130的转速增大时，供给到凹部146中的润滑剂量增加并且凹部146中的背压增加，由此供给到压缩机构中的润滑剂量增加，这也进一步导致整个压缩机或制冷系统的油循环率增大。

为此，在如图3和3A所示的根据本实用新型的第一实施方式中，在主轴承座140的壁部148中进一步设置了润滑剂排放通道DP。润滑剂排放通道DP用于从凹部146选择性地排出润滑剂。在图中所示的示例中，润滑剂排放通道DP设置成形成在所述壁部148的侧壁中的水平钻孔。但是，本领域技术人员应该理解，润滑剂排放通道DP也可以根据设计需要形成为倾斜的钻孔，或者也可以设置在壁部148的底壁中。在其他示例中，润滑剂排放通道DP还可以包括从上述钻孔进一步延伸的管构件或通道构件，以进一步控制从凹部146中排出的润滑剂的流动方向或流动路径。

进一步地，在润滑剂排放通道DP中设置有限压阀V。限压阀V构造成在凹部146内的压力小时提供小的开度并且在凹部146内的压力大时提供大的开度。在图3A所示的示例中，限压阀V构造成弹簧加载的阀，例如弹簧球阀。该弹簧球阀可以直接安装在润滑剂排放通道DP中。作为非限制性的示例，该弹簧球阀可以包括具有开口20的壳体10，用于打开和关闭所述开口20的阀构件30(例如滚珠，本领域技术人员也可以设想其他阀构件，例如板状件等)，以及对所述阀构件30施加弹性力的弹性构件40(如压缩弹簧)。利用如此设计的限压阀V，当凹部146内的压力小时，阀构件30在弹性构件40的作用下抵靠开口20，从而提供小的开度(开度的最小值可以设定为零)。当凹部146中的压力较大时，阀构件30在凹部146中的压力的作用下克服一部分弹性构件40的弹性力而提供较大的开度。换言之，限压阀V的开度特性可以设定成当凹部146内的压力小于第一预定压力时关闭，以及当凹部146内的压力大于第二预定压力时完全打开，第二预定压力大于所述第一预定压力。限压阀V在完全关闭的状态与完全打开的状态之间可以设定为提供线性地或非线性地开度特性。

限压阀V的最小开度可以设计成满足压缩机构所需的最小润滑剂量，亦即对凹部146中的压力提供最小的泄压效果，使得尽可能多的润滑剂进入压缩机构中。限压阀V的最大开度可以设计成满足涡旋压缩机的最大容许油循环率，亦即对凹部146中的压力提供最大的泄压效果，使得合理量的润滑剂进入压缩机构中而保证合适的油循环率。

除了参照凹部146中的压力来设定限压阀V的开度特性，还可以根据供给到凹部146中的润滑剂量或者根据马达或驱动轴130的转速来设定限压阀V的开度特性。例如，限压阀V可以设定成当供给到凹部146的润滑剂量小于第一预定量时关闭，以及当供给到凹部146的润滑剂量大于第二预定量时完全打开，所述第二预定量大于所述第一预定量。或者，限压阀V可以设定成在驱动轴130的转速小于第一预定值时关闭，以及在驱动轴的转速大于第二预定值时完全打开，所述第二预定值大于所述第一预定值。

在图4和4A所示的根据本实用新型的第二实施方式中，限压阀V可以构造成簧片阀。具体地，该簧片阀可以包括用于打开和关闭润滑剂排放通道的阀构件50以及对阀构件施加弹性力的阀臂部60。簧片阀可以设置在主轴承座140的壁部外侧，并且阀臂部60可以仅有螺钉或铆钉等固定到主轴承座140的壁部。

在图5所示的根据本实用新型的第三实施方式中，限压阀V可以构造成电子控制的阀(例如电磁阀)。该电子控制的阀的开度特性可以根据驱动轴130的转速、或供给到凹部146中的润滑剂量、或凹部146中的压力而设计。驱动轴130的转速、供给到凹部146中的润滑剂量或凹部146中的压力可以通过设置在压缩机中的相应的传感器来检测，并且检测到的信号可以直接或间接地传输到上述电子控制的阀以提供更精确的开度控制，从而实现更加优化的油循环率控制。

在图6所示的根据本实用新型的变型中，润滑剂供给通道OP的润滑剂入口11设置在动涡旋部件160的毂部162的内侧，而不是像图3所示的设置在毂部162的外侧。在该变型中的润滑剂排放通道DP中可以设置如上述第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式所述的弹簧球阀、簧片阀或者电子控制的阀，并且可以实现如上述实施方式类似的有益效果。

尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。