专利名称：涡旋式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡旋式压缩机，并具体涉及具有分离型绕动涡盘的涡旋式压缩机。
背景技术：
一般而言，涡旋式压缩机是通过改变彼此面对的一对涡盘所形成的压缩室的容积来压缩制冷剂气体的装置。与往复式压缩机或回转式压缩机相比，涡旋式压缩机的效率更高、振动更小、噪声更低、尺寸更小且重量更轻。因此，涡旋式压缩机被广泛应用于空调。根据将制冷剂供入压缩室的模式可将涡旋式压缩机分为低压涡旋式压缩机和高压涡旋式压缩机。更具体而言，低压涡旋式压缩机被构造为使制冷剂经由壳体的内部空间而被间接地吸入压缩室。这里，壳体的内部空间被分成吸入空间和排放空间。另一方面，高压涡旋式压缩机被构造为使制冷剂不通过壳体的内部空间而被直接地吸入压缩室，然后被排放到该壳体的内部空间。这里，壳体的内部空间被用作排放空间。根据压缩室的密封方法也可以将涡旋式压缩机分成顶封式(tip seal type)和背压式。更具体而言，在顶封式涡旋式压缩机中，顶封被安装在每个涡盘的涡卷端部处，而且当压缩机受到驱动时顶封会浮起。由此，浮起的顶封被贴附到相对的涡盘的板部。另一方面，在背压式涡旋式压缩机法中，在一个涡盘的后表面上形成背压室，而且具有中间压力的油或制冷剂被引导吸入该背压室中。由此，所述一个涡盘受背压室中的压力的推动而贴附到面向所述一个涡盘的另一个涡盘。通常，顶封方式应用于低压涡旋式压缩机，而背压方式应用于高压涡旋式压缩机。在绕动涡盘的沿轴向的两侧表面分别接触固定涡盘和主框架的状态下，涡旋式压缩机执行绕动运动。因此，为了防止绕动涡盘振动并使摩擦损失最小化，绕动涡盘的形状应当被精确地加工。为此，在传统技术中，首先加工与主框架接触的支承表面，然后加工涡卷。然而，在这种情况下，可能会引起以下问题。首先，执行作业会花费大量的时间。其次，在加工涡卷部时会使支承表面受损。第三，由于绕动涡盘和固定涡盘的形状(尤其是涡卷部的形状和尺寸)应当根据压缩机容量的不同而有所不同，所以设计和制造绕动涡盘会耗费大量的时间。进一步而言，固定涡盘的支承表面与绕动涡盘的支承表面之间的摩擦力会根据施加于背压室的压力的不同而变化。因此，为了防止制冷剂泄漏以及减小摩擦力，应将施加到背压室的压力维持在适当的水平。由于涡旋式压缩机的绕动涡盘应当由背压室中的压力来支撑，因此应当对背压室施加高压。进一步而言，当背压室中的压力发生变化时，绕动涡盘与固定涡盘之间的密封性能是不均一的。尤其是，背压室中的压力受到排放压力的影响，而排放压力根据施加到压缩机的负载的不同而变化。因此，绕动涡盘与固定涡盘之间的密封功能和摩擦损失会受到施加于压缩机的负载的变化的影响。在传统技术中，已提出一种具有分离型绕动涡盘的涡旋式压缩机。在这种分离型绕动涡盘的结构中，绕动涡盘被分成涡卷部和基座部，该涡卷部通过与固定涡盘接合而形成压缩室，该基座部用于沿轴向支撑涡卷部，并通过接收来自联接于其上的曲轴的驱动力而使涡卷部绕动。并且，在涡卷部与基座部之间形成背压室。由于这种分离型绕动涡盘被分成涡卷部和基座部，所以易于对绕动涡盘进行加工。而且，由于背压室被设置在涡卷部与基座部之间，所以涡卷部甚至能够由较小的背压稳定地支撑。此外，因排放压力变化而产生的密封性能下降和摩擦损失能够得以减小。然而，具有这种分离型绕动涡盘的涡旋式压缩机可能具有以下问题。由于背压室的中心被定位在涡卷部的几何中心处，所以涡卷部因气体斥力而造成的不均匀的力矩不能被有效地减小。这样会导致涡卷部操作不稳定以及压缩气体泄漏。而且，这样会使涡卷部与固定涡盘之间发生的摩擦损失和磨损增大。
发明内容
因此，本发明的一个方案是提供一种涡旋式压缩机，该涡旋式压缩机的结构能够有效地减小由涡卷部产生的不均匀力矩，在所述结构中绕动涡盘被分成涡卷部和基座部，而且在涡卷部与基座部之间形成背压室。为了实现这些以及其他优点，根据本发明的目的，如在此具体化并宽泛描述的，提出一种涡旋式压缩机，其包括:壳体；固定涡盘和绕动涡盘，安装在壳体中，该绕动涡盘包括涡卷部和基座部:该涡卷部被构造为与固定涡盘的固定涡卷接合并在其间形成压缩室，该基座部联接到涡卷部，并构造为可朝向固定涡盘移动以支撑该涡卷部；驱动电机，联接到基座部的后表面，并构造为用于使基座部和涡卷部偏心地转动；以及主框架，安装在壳体中，并构造为沿轴向支撑基座部；其中在涡卷部与基座部之间形成有与压缩室连通的背压室，该背压室的几何中心与涡卷部的几何中心偏离。从下文给出的详细描述中将加更显而易见本申请进一步的适用范围。然而，应理解的是，由于通过该详细的描述，处于本发明的精神和范围内的各种变型和改型对于本领域技术人员而言都将变得显而易见，因此这些详细描述以及特定的示例尽管示出了本发明的优选实施例，但其仅作为示例的方式给出。
本发明中包括的附图用以提供对本发明进一步的理解，而且被纳入并构成本申请的一部分，这些附图示出了示例性实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:图1是根据本发明的第一实施例的涡旋式压缩机的剖视图；图2是以放大的方式示出图1的压缩机械部分的局部剖切视图；图3是图1的绕动涡盘的立体分解图；图4是以放大方式示出图1的绕动涡盘的剖视图；图5至图7是示意性地示出图1的根据本发明的第一实施例的涡旋式压缩机在运转时的平面图；以及图8是绕动涡盘的涡卷部的平面图，其说明了图1中的背压室的位置。
具体实施例方式现在将参照附图对多个示意性实施例进行详细描述。为使参照附图的描述简洁起见，相同或等同的部件将用相同的附图标记表示，而且不再对其进行重复描述。在下文中，将参照附图更详细地说明根据本发明的涡旋式压缩机。图1是根据本发明的第一实施例的涡旋式压缩机的剖视图，图2是以放大方式示出图1的压缩机械部分的局部剖切视图，图3是图1的绕动涡盘的立体分解图。如图1至图3所示，根据本发明的涡旋式压缩机包括:壳体1，该壳体I的内部空间被分成吸入空间11 (低压部)和排放空间12 (高压部);驱动电机2，用于为壳体I的吸入空间11提供旋转力；以及主框架3，固定地安装在壳体I的吸入空间11与排放空间12之间。固定涡盘4固定地安装在主框架3的上表面上。在主框架3与固定涡盘之间安装有绕动涡盘5以便执行绕动运动，所述绕动涡盘5通过以偏心方式联接到驱动电机2的曲轴23而与固定涡盘4 一起形成一对连续移动的压缩室(P)。在固定涡盘4与绕动涡盘5之间可安装有用于防止绕动涡盘5旋转的欧丹环(十字滑环)6。吸入管13可联接到壳体I的吸入空间11，以与其相通，排放管14可联接到排放空间12,以与其相通。虽然未图示,但是壳体I的内部空间可以被排气室(discharge plenum)分成吸入空间(低压部)和排放空间(高压部)，该排气室具有密封的排放空间12并且被固定地联接到固定涡盘4。或者，壳体I的内部空间可以被固定到固定涡盘的上表面并贴附到壳体的内周面的高低压分离板(未图示)分成吸入空间和排放空间。固定涡盘4可设有固定涡卷42，该固定涡卷42从板部41的下表面凸出并形成为渐开线形状，以便与绕动涡盘5的绕动涡卷52 —起构成压缩室(P)。在固定涡盘4的板部41的外周面上可形成吸入开口(未图示)，使得壳体I的吸入空间11与压缩室(P)相通。而且，在固定涡盘4的板部41的中心部处可形成有排放开口 44，使得壳体I的排放空间12能与压缩室(P)相通。未说明的附图标记7表示子框架，8表示排放阀，21表示定子，22表示转子。在根据本发明的涡旋式压缩机中，制冷剂从制冷循环通过吸入管13被引入壳体I的吸入空间11 (低压部)中。然后，吸入空间11中的低压制冷剂通过固定涡盘4的吸入开口被引入压缩室，然后通过绕动涡盘5移动到绕动涡盘和固定涡盘的中心部。接着，制冷剂被压缩而通过固定涡盘4的排放开口 44排放到壳体I的排放空间12。这些过程被重复地执行。绕动涡盘5通过与固定涡盘4接合而形成压缩室(P)，在执行绕动的同时该压缩室(P)移向绕动涡盘5的中心。该压缩室具有朝向排放侧(即，对应于中心部的最终的压缩室侦D的高压。当压缩室具有高压时，会产生气体斥力(沿相反的方向推动固定涡盘4和绕动涡盘5的力)。这里，固定涡盘4因被螺栓固定于主框架3而不会被推动。另一方面，绕动涡盘5相对于固定涡盘4被推动，由于该绕动涡盘5被安装在主框架3与固定涡盘4之间，以便与曲轴23 —起旋转。当绕动涡盘被推离固定涡盘时，在板部与压缩室的那些涡卷的上端之间产生间隙。这样会增大制冷剂沿轴向的泄漏。因此，在涡卷的上端处安装有顶密封件。或者，在绕动涡盘5的后表面上形成背压室，使得能够通过部分压缩气体被分流时所获得的压力而沿轴向完全支撑绕动涡盘5。在后一种情况下，需要大量的高压气体来支撑整个绕动涡盘5。因此，大量的压缩气体应从压缩室泄漏到背压室。这会导致压缩机的性能降低，或者会导致压缩机的可靠性下降，因为背压室中的压力没有均匀地支撑整个绕动涡盘。为了解决这些问题，提出了一种具有分离型绕动涡盘的涡旋式压缩机，在该涡旋式压缩机中，背压室形成在绕动涡盘的两个部分之间。在这种构造下，固定涡盘与绕动涡盘之间的间隙能够通过相对低的压力而完全被密封。例如，该涡旋式压缩机的绕动涡盘5可包括与固定涡盘4接合的涡卷部50以及联接到涡卷部50的基座部60。涡卷部50可包括:绕动涡卷52，其通过与固定涡卷42接合而形成压缩室；以及涡卷凸缘54，与绕动涡卷52—体形成。该涡卷凸缘54可以呈盘形，而且可设有键部56。该键部56形成在涡卷凸缘的下表面的两侧，并联接到基座部60。基座部60以面向涡卷凸缘54的下表面的状态联接到涡卷部50。更具体而言，基座部60可包括:基座凸缘64，该基座凸缘64像涡卷凸缘54—样呈盘形；以及凸台部68，该凸台部68形成在基座凸缘64的下表面上并且联接到曲轴23。在基座凸缘64的上表面的两侧处可形成有用于连接键部56的键槽66。当键部被插入到键槽中时，涡卷部50可相对于基座部60沿曲轴的轴向移动。然而，在这种情况下，涡卷部50不能沿曲轴的径向或周向移动。由于涡卷部50沿轴向的运动受限于固定涡盘与主框架3之间的间隙，所以这些键部56能够在这些键槽66中保持插入状态。也就是说，当键部插入键槽中时，键部和键槽能够彼此稳固联接，而无需使用螺接方式或焊接方式。用作防旋转装置的欧丹环6可被联接到基座部60的下表面。更具体而言，欧丹环6可包括与基座凸缘64的下表面接触的环形部6a。在环形部6a的下表面的两侧处可形成有彼此具有180°的相位差的第一突出部6b。该第一突出部6b可插入主框架3的第一突出部凹口 3a中。在环形部6a的上表面的两侧处可形成有彼此具有180°的相位差的第二突出部6c。该第二突出部6c可分别插入到基座凸缘64的下表面上所形成的第二突出部凹口 64a 中。在这种构造下，即使曲轴23的旋转力被传递到基座部60，基座部60也会因欧丹环6而执行绕动运动，而不会被转动。而且，联接到基座部60以防止沿径向运动的涡卷部50也与基座部60 —起执行绕动运动。在基座凸缘64的上表面上形成具有密封件62a的背压室62。参照图4，背压室62设置在涡卷凸缘54的下表面与基座凸缘64的上表面之间。插入固定到基座凸缘64的密封件62a将背压室62的内部空间与吸入空间11分开。在基座凸缘64处可以贯穿形成用于使背压室62的内部空间与压缩室(P)相通的背压孔54a。因此，在压缩室中被压缩的压缩制冷剂通过背压孔54a被部分地引入背压室。由于背压室的内压高于基座凸缘64的周边压力，因此阻止了涡卷部50从基座部60沿轴向向上移动。而且，这样可以防止涡卷部50的中心部因压缩室的压力而朝向基座部60弯曲。在这种构造下，固定涡盘的下表面与绕动涡卷52之间的间隙能够被密封。背压室62的内压可根据背压孔54a的位置来确定。也就是说，当背压孔54a移动到靠近绕动涡盘的绕动涡卷52的中心时，背压室中的压力增大。另一方面，当背压孔54a朝向绕动涡盘的绕动涡卷52的外侧移动时，背压室中的压力减小。参照图4，实线对应于固定涡卷42的中心线(B)，虚线对应于背压室62的中心线
(O)。图5至图7是示意性示出制冷剂被绕动涡卷和固定涡卷压缩的过程的平面图。参照图7，当最终的压缩室中的压力达到排放压力时，开始执行排放操作。如上所述，在压缩操作期间，由绕动涡卷和固定涡卷形成的压缩室中的压力持续地改变。因此，在单个压缩循环中绕动涡卷上的任意点处的压力同样持续地改变。例如，如果背压孔位于“a”处，与排放压力相同的压力被施加到背压室。其原因是因为点“a”为压缩操作期间保持排放压力的位置。在此情况下，固定涡盘的下表面与绕动涡卷之间因背压过大而产生强大的推力(沿轴向的摩擦力)。这样会导致摩擦损失增大。而且，排放压力根据施加到压缩机的压缩负载量的不同而变化。因此，如果背压孔形成在连续施加排放压力的点“a”处，则沿轴向的摩擦力(推力)根据负载而变化。这样会影响压缩机的性能。更具体而言，点“a”处于一排放初始角(以下称之为“ α ”)的范围内。参照图6，点“b”是压缩操作期间施加排放压力达一预定的持续时间以及施加介于吸入压力与排放压力之间的中间压力达一剩余的持续时间的位置。因此，如果在点“b”处形成背压孔时，则能够获得适当的背压，而且因负载改变等因素而改变的排放压力能够因中间压力而减弱。本发明已经证明，点“b”处于与绕动涡卷的排放初始角度相差180°的范围内，即“α+180° ”的范围内。如图7所示，点“c”是在压缩操作期间仅连续施加中间压力的位置。因此，如果在点“c”处形成背压孔，则背压太低而难以获得充分的密封。这可造成制冷剂泄漏。当在执行绕动的同时压缩制冷剂时，绕动涡盘5会由于气体斥力而被施以不均匀的力矩。如果不均匀的力矩不能被有效地减小，则绕动涡盘会产生不稳定的操作。这样会增加绕动涡盘5与固定涡盘4之间、或绕动涡盘5与主框架3之间、或者涡卷部50与绕动涡盘的基座部60之间的摩擦损失或磨损。这样会降低压缩机的可靠性或性能。在本发明中，沿轴向支撑绕动涡盘5的背压室62的中心被偏心地定位在不均匀的力矩最大的点处。这样能够防止绕动涡盘5的不稳定的动作。总之，在排放制冷剂时，在曲轴23执行单纯旋转的同时发生在绕动涡盘5上的不均匀的力矩最大。因此，为了有效地减小不均匀的力矩，背压室62的中心应当定位在开始排放制冷剂的点处。参照图8，假定连接绕动涡盘5的几何中心(B)与曲轴的旋转中心(轴中心)(C)的线是第一虚拟线(LI)，而垂直于第一虚拟线(LI)的线是第二虚拟线(L2)。在这种假定下，气体斥力沿第二虚拟线的方向(阻挡旋转的方向)被施加到绕动涡盘5。如图6和图8所示，背压室62的中心(O)优选地形成为与绕动涡盘的几何中心偏离预定的间隙(a)，从而优选地被定位在从第二虚拟线(所述第二虚拟线位于与施加气体斥力的方向相反的一侧)开始±30°的范围内，从而定位在施加气体斥力所处的第二虚拟线上。在这种构造下，在绕动涡盘的涡卷部与基座部之间形成的背压室的中心与位于气体斥力所施加的线的绕动涡盘的几何中心偏离。这能够防止绕动涡盘的不稳定动作，而且能够减小绕动涡盘与周围构件之间产生的摩擦损失或磨损。因此，涡旋式压缩机的可靠性和性能能够得以提高。前述的实施例和优点仅是示意性的，不应解释为对本发明限制。本文所教导的内容能够容易地应用于其他类型的设备。本说明书旨在诠释而非限制权利要求的范围。对本领域技术人员而言，多种替换、变化和修改是显而易见的。本文所描述的示意性实施例的特征、结构、方法和其他特性可以按各种方式进行组合，从而获得另外的和/或备选的示意性实施例。由于所述特征可以若干形式来实现而不背离其特性，因此还应理解的是，若非另有说明，上述实施例均不局限于前文所描述的任何细节，而是应在如附的权利要求书所限定的范围内加以宽泛解释，由此，落入权利要求的范围和界限内或这种范围和界限的等同方案内的所有变化及修改都因而为如附的权利要求书所涵盖。
权利要求
1.一种涡旋式压缩机，其特征在于，所述涡旋式压缩机包括: 壳体； 固定涡盘和绕动涡盘，安装在所述壳体中，所述绕动涡盘包括: 涡卷部，与所述固定涡盘的固定涡卷接合并在所述涡卷部与所述固定涡卷之间形成压缩室；以及 基座部，联接到所述涡卷部，并构造为能朝向所述固定涡盘移动以支撑所述涡卷部；驱动电机，联接到所述基座部的后表面，并构造为用于使所述基座部和所述涡卷部偏心地转动；以及 主框架，安装在所述壳体中，并构造为沿轴向支撑所述基座部， 其中，在所述涡卷部与所述基座部之间形成有与所述压缩室连通的背压室，而且 所述背压室的几何中心与所述涡卷部的几何中心偏离。
2.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，如果将所述涡卷部的几何中心与所述基座部联接到的所述驱动电机的旋转中心连接的线是第一虚拟线，则所述背压室的几何中心处于以与所述第一虚拟线垂直的第二虚拟线为基准的±30°的范围内。
3.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述涡卷部与所述基座部之间安装有用于密封所述背压室的密封构件。
4.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述基座部包括: 凸台部，联接到所述驱动电机的旋转轴；以及 基座凸缘，面向所述涡卷部； 其中，所述背压室形成在所述基座凸缘的面向所述涡卷部的一侧表面上。
5.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述涡卷部包括: 涡卷凸缘，面向所述基座部；和 绕动涡卷，与所述固定涡盘的固定涡卷接合， 其中，在所述基座凸缘处贯穿形成有背压孔，所述背压孔用于使所述背压室与所述压缩室彼此相通。
6.如权利要求5所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述背压孔被形成在一位置处，排放压力以及介于排放压力和吸入压力之间的中间压力在该位置处被施加到所述背压室。
7.如权利要求6所述的涡旋式压缩机，其特征在于，如果所述绕动涡卷的排放起始角度是“ α ”，则所述背压孔被形成在所述绕动涡卷上的大于“ α ”但小于“ α +180° ”的点处。
8.如权利要求1所述的涡旋式压缩机，其特征在于，在所述涡卷部和所述基座部两者中的一者处一体地形成有键，而且在所述两者中的另一者处形成有与所述键联接的键槽。
9.如权利要求1至8中任一项所述的涡旋式压缩机，其特征在于，所述壳体被分成具有不同压力的两个空间，而且 其中，所述涡卷部和所述基座部都被设置在所述两个空间中的一个具有相对低的压力的空间处。
全文摘要
本发明提出了一种涡旋式压缩机。在绕动涡盘的涡卷部与基座部之间形成的背压室的中心与绕动涡盘的几何中心在施加气体斥力所在的线上偏离。在这种构造下，能够防止绕动涡盘的不稳定操作，而且能够减小绕动涡盘与周围构件之间产生的摩擦损失或磨损。这样能够提高涡旋式压缩机的可靠性和性能。
文档编号F04C18/02GK103104487SQ20121044739
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者张基泰, 元仁昊, 吴俊澈, 赵洋熙, 李丙哲 申请人:Lg电子株式会社