涡旋压缩机及具有其的空调器的制作方法

本发明涉及制冷领域，具体而言，涉及一种涡旋压缩机及具有其的空调器。

背景技术

在涡旋压缩机中，通过电机驱动一根偏心曲轴，带动动涡旋运转，并和静涡旋盘形成数个压缩腔实现气体压缩。为保证压缩腔的密封性，通常在动涡旋盘背部引入一定压力的流体，使动涡旋盘和静涡旋盘紧密贴合。同时，为了确保在异常情况时(如压缩腔吸入液态冷媒)，涡旋盘可以及时分离，不会因承受太大的压力而损坏，动涡旋盘在轴向方向上需要一定的可移动空间。

在申请号为201410384217.7的专利申请中，提出采用止推部件辅助支撑动涡旋盘的结构，该结构可以实现压缩腔的密封，并提高可靠性。然而该专利零件结构复杂，不便于加工、装配，而且动涡旋盘可能与止推部件分离导致泄漏。

此外，由于动涡旋盘偏心运转，其产生的离心力会传递到曲轴的支撑结构上(即轴承)，需要设置多个平衡块来抵消动涡旋盘离心力的影响。在现有结构中，平衡块距动涡旋盘较远，一方面会导致曲轴产生更大的变形，破坏了平衡性，另一方面增加了平衡块的重量。从而导致了轴承受力增加，压缩机噪声和振动加剧。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种涡旋压缩机及具有其的空调器，以解决现有技术中涡旋压缩机的动涡旋盘可能与止推部件分离导致泄漏的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种涡旋压缩机，包括：上支架，上支架具有容纳空间；静涡旋盘，设置在上支架上；动涡旋盘，设置在上支架和静涡旋盘之间并与静涡旋盘啮合；止推件，沿上支架的轴向可移动地设置在容纳空间中，止推件位于上支架和动涡旋盘之间，动涡旋盘的端面与止推件的端面之间设置有第一密封件，止推件的外表面与上支架之间设置有第二密封件，第一密封件和第二密封件将动涡旋盘的背面与上支架之间的空间分割为第一背压腔和位于第一背压腔外侧的第二背压腔。

进一步地，涡旋压缩机还包括曲轴和第一偏心块，曲轴穿设在上支架中并与动涡旋盘驱动连接，上支架和/或止推件上设置有避让空间，第一偏心块设置在曲轴上并能够在避让空间中转动。

进一步地，上支架朝向止推件的一侧设置有第一阶梯结构以形成第一避让部，止推件朝向上支架的一侧设置有第二阶梯结构以形成第二避让部，第一避让部和第二避让部组合形成避让空间。

进一步地，第一偏心块套设在曲轴上。

进一步地，曲轴上还设置有第二偏心块和转子，第二偏心块设置在转子和上支架之间。

进一步地，曲轴上还设置有第三偏心块和转子，第三偏心块设置在转子远离上支架的一侧。

进一步地，止推件和上支架之间设置有固定结构。

进一步地，固定结构包括多个穿设在止推件和上支架中的销轴。

进一步地，上支架包括基体和外环台，外环台沿基体的周向布置并环绕形成容纳空间，静涡旋盘与外环台之间密封设置，第二密封件设置在外环台与止推件之间。

进一步地，动涡旋盘包括端板，端板设置在静涡旋盘和止推件之间，第一密封件设置在止推件与端板相对的两个端面之间。

进一步地，止推件和动涡旋盘之间设置有防自转结构。

进一步地，止推件具有限位部和止推部，在限位部的上端面与静涡旋盘的下端面抵接的情况下，动涡旋盘具有与静涡旋盘的下端面接触的第一状态、与止推部的上端面接触的第二状态以及既不与静涡旋盘的下端面接触又不与止推部的上端面接触的第三状态。

进一步地，动涡旋盘和静涡旋盘啮合形成压缩腔，动涡旋盘中还设置有引流通道，引流通道连通压缩腔和第二背压腔。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括涡旋压缩机，涡旋压缩机为上述的涡旋压缩机。

应用本发明的技术方案，止推件可浮动地设置在上支架的容纳空间中，第一密封件和第二密封件在动涡旋盘的背面形成第一背压腔和第二背压腔。压缩腔和两个背压腔分别在动涡旋盘的两侧提供压力、第一背压腔和第二背压腔分别在止推件的两侧提供压力，动涡旋盘和止推件能够根据压缩腔、第一背压腔和第二背压腔的压力大小以及差值的变化在上支架的容纳空间中浮动，从而保持压缩腔的密封性并调整涡旋压缩机在不同工况下动涡旋盘与静涡旋盘之间的压力。同时，第一密封件设置在止推件上并能够随止推件的移动而移动，减小第一密封件相对于动涡旋盘的活动幅度，使第一密封件能够始终保证第一背压腔、第二背压腔以及压缩腔的密封性，防止出现制冷剂泄漏的情况发生。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的涡旋压缩机的实施例的剖视结构示意图；

图2至图4示出了图1的涡旋压缩机在三个工作状态下的局部放大示意图；以及

图5示出了图1的涡旋压缩机的曲轴的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、壳体；2、定子；3、转子；4、下支架；6、十字滑环；7、曲轴；7a、头部；8、动涡旋盘；8a、端板；8c、动涡齿；8d、引流通道；9、静涡旋盘；9b、静涡齿；10、第一密封件；11、第一背压腔；12、第二背压腔；13、第二密封件；14、止推件；14a、限位部；14b、止推部；14e、销孔；14f、凸台部；15、第二密封件；16、上支架；16a、外环台；17、销轴；18、第一偏心块；19、第二偏心块；20、第三偏心块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图5所示，本实施例的涡旋压缩机包括设置在壳体1中的上支架16、静涡旋盘9、动涡旋盘8和止推件14。其中，上支架16具有容纳空间，静涡旋盘9设置在上支架16上，动涡旋盘8设置在上支架16和静涡旋盘9之间并与静涡旋盘9啮合形成压缩腔。止推件14沿上支架16的轴向可移动地设置在容纳空间中，并且止推件14位于上支架16和动涡旋盘8之间。动涡旋盘8的端面与止推件14的端面之间设置有第一密封件10，止推件14的外表面与上支架16之间设置有第二密封件13，第一密封件10和第二密封件13将动涡旋盘8的背面与上支架16之间的空间分割为第一背压腔11和位于第一背压腔11外侧的第二背压腔12。

应用本实施例的技术方案，止推件14可浮动地设置在上支架16的容纳空间中，第一密封件10和第二密封件13在动涡旋盘8的背面形成第一背压腔11和第二背压腔12。压缩腔和两个背压腔分别在动涡旋盘8的两侧提供压力、第一背压腔11和第二背压腔12分别在止推件14的两侧提供压力，动涡旋盘8和止推件14能够根据压缩腔、第一背压腔11和第二背压腔12的压力大小以及差值的变化在上支架16的容纳空间中浮动，从而保持压缩腔的密封性并调整涡旋压缩机在不同工况下动涡旋盘8与静涡旋盘9之间的压力。同时，第一密封件10设置在止推件14上并能够随止推件14的移动而移动，减小第一密封件10相对于动涡旋盘8的活动幅度，使第一密封件10能够始终保证第一背压腔11、第二背压腔12以及压缩腔的密封性，防止出现制冷剂泄漏的情况发生。

本实施例的涡旋压缩机的动涡旋盘8包括端板8a和动涡齿8c，端板8a设置在静涡旋盘9和止推件14之间，动涡齿8c设置在端板8a朝向静涡旋盘9的一侧，第一密封件10设置在止推件14与端板8a相对的两个端面之间。静涡旋盘9包括静涡齿9b，动涡齿8c和静涡齿9b啮合形成多个月牙状的压缩腔，制冷剂随动涡旋盘8相对静涡旋盘9的运动逐渐通过各压缩腔实现压力升高。本实施例在动涡旋盘8的端板8a中还设置有引流通道8d，引流通道8d连通其中的一个压缩腔和第二背压腔12，用来为动涡旋盘8提供背压力。

具体地，如图1至图4所示，本实施例的涡旋压缩机的上支架16包括基体和外环台16a，外环台16a沿基体的周向布置并环绕形成容纳空间，静涡旋盘9与外环台16a的端面抵接并密封设置，第二密封件13设置在外环台16a与止推件14之间。该结构简单、易于设计生产和安装。

如图2至图4所示，本实施例的止推件14具有限位部14a、止推部14b、凸台部14f，凸台部14f用于容纳第一密封件10。随着止推件14在容纳空间中的移动，限位部14a能够与静涡旋盘9抵接或分离，在限位部14a的上端面与静涡旋盘9的下端面抵接的情况下，动涡旋盘8具有与静涡旋盘9的下端面接触的第一状态、与止推部14b的上端面接触的第二状态以及既不与静涡旋盘9的下端面接触又不与止推部14b的上端面接触的第三状态。

压缩机运转时，动涡旋盘8围绕曲轴7轴心以固定的半径做平动运动，从而在动涡旋盘8和静涡旋盘9的动涡齿8c和静涡齿9b之间产生数个相互隔离且容积连续变化的压缩腔。压缩腔将吸入的制冷剂压缩后排出到密闭壳体1的内部空间。由于制冷剂在压缩腔被压缩，压力升高，势必产生一个使动涡旋盘8和静涡旋盘9分离的力。该力会使动涡旋盘8远离静涡旋盘9，从而引起各个压缩腔之间产生泄漏并导致压缩机性能下降。

为了限制这种分离，可在动涡旋盘8的端板8a背部引入平均压力高于吸气压力的背压力，依靠背压力将动涡旋盘8按压在静涡旋盘9上。在本实施例中，第一背压腔11与压缩后的排出气体相通，其压力大约等于排气压力pd；第二背压腔12的压力pm处于吸气压力ps与排气压力pd之间。

假设压缩腔产生的分离力大小为fa，可以近似理解地：压缩腔对动涡旋盘8的作用面为面积为a的圆，第一背压腔11对动涡旋盘8的作用面为面积为b的圆，第二背压腔12对动涡旋盘8的作用面为面积为c的圆环，则可以得到：

第一背压腔11和第二背压腔12内的流体对动涡旋盘8产生的背压力fb＝pm×(a-b)+pd×b；

第一背压腔11和第二背压腔12内的流体对止推件14产生的压力fc＝(pd-pm)×(c-b)；

图2示出了本实施例的涡旋压缩机在某一排气、吸气压比较高的工况下各部件受力和运动状态。此时，排气压力pd较高，fb>fa。动涡旋盘8依靠背压力fb和静涡旋盘9紧密贴合在一起。止推件14在压力fc的作用下向上移动至限位部14a与静涡旋盘9相抵，止推件14与上支架16的基体之间的距离h最大(可根据实际情况设计在20-120μm之间)。优选地，本实施例的限位部14a到止推部14b的距离比动盘端板8a的厚度大5-20μm左右，使止推部14b与动涡旋盘8存在较小的间隙h。因此，此时各压缩腔之间可以很好密封，且动涡旋盘8与静涡旋盘9之间的按压力较小，仅为：f＝fb-fa＝pm×(a-b)+pd×b-fa。

图3示出了本实施例的涡旋压缩机在某一排气、吸气压比较低的工况下各部件受力和运动状态。此时，排气压力pd较低，吸排气压差较小，fb<fa。动涡旋盘8在分离力fa的作用下和静涡旋盘9分开，动涡旋盘8与止推件14的止推部14b接触，止推件14向动涡旋盘8提供附加的力fc。此时，流体对止推件14产生的力fc>fa-fb。

因此，止推件14依然会在力fc的作用下向上移动距离h，限位部14a与静涡旋盘9接触。但此时，静涡旋盘9与动涡旋盘8之间存在较小的间隙h。此时各压缩腔之间存在一定的泄漏，但由于h非常小，在加工条件满足的情况下可以使h控制在5-10μm那样的水平，因此泄漏大为降低，压缩机性能依然保持较高性能。

图4示出了本实施例的涡旋压缩机在分离力异常升高的情况下各部件受力和运动状态。例如压缩机内存在杂质或吸入过量液体时，分离力fa会急剧上升，此时分离力fa>fb+fc。

动涡旋盘8在分离力fa的作用下和静涡旋盘9分开，动涡旋盘端板背部面8b与止推件14的止推部14b接触。由于分离力过大，止推件14会回落到上支架16上，限位部14a与静涡旋盘9分离。此时，静涡旋盘9与动涡旋盘8之间存在较大的间隙h+h，各压缩腔之间产生严重泄漏，进而使分离力降低fa，并且将杂质排出压缩腔，从而避免过高的分离力引起压缩机零件的损坏。

结合图2至图4，本实施例的涡旋压缩机通过止推件14实现了对动涡旋盘8的柔性止推，提高了密封性又不会产生过大的抵接压力。

在图中未示出的其他实施例中，第二背压腔可以与吸气连通，使其压力大致等于吸气压力ps。

本实施例的止推件14和上支架16之间设置有固定结构，固定结构用于防止止推件14和上支架16发生相对移动。具体地，如图2至图4所示，固定结构包括多个穿设在止推件14和上支架16中的销轴17，销轴17的一部分插入上支架16，另一部分插入止推件14的销孔14e。销轴17使止推件14只能沿上支架16的轴向浮动，而不会相对上支架16移动或转动，以保证密封效果。

在图中未示出的其他实施例中，销轴可以替换为键结构或者采用其他结构形式限制止推件活动。

本实施例的止推件14和动涡旋盘8之间设置有防自转结构以限制动涡旋盘8的运动方式。具体地，本实施例的防自转结构为十字滑环6。

如图5所示，本实施例的涡旋压缩机还包括下支架4和电机结构，下支架4用于固定曲轴7，电机结构包括定子2和转子3，曲轴7穿设在转子3中，曲轴7的头部7a与动涡旋盘8驱动连接，在转子3的带动下曲轴7带动动涡旋盘8相对静涡旋盘9移动，实现压缩。

由于动涡旋盘8相对于曲轴7的轴线偏心设置，曲轴7的头部7a也随之偏心。如图5所示，当曲轴7转动时，动涡旋盘8和头部7a将产生离心力f动和离心力矩f动×l。为平衡该离心力f动和离心力矩f动×l，本实施例的上支架16和止推件14上设置有避让空间，曲轴7上还设置有第一偏心块18，第一偏心块18能够在避让空间中转动。行业内常用的方案是在曲轴的中部或者曲轴远离动涡旋盘的一端设置偏心块，由于距离较远，常用方案的偏心块也会产生额外的力矩，对曲轴施加了较大的负荷，容易产生变形。与常用方案相比，第一偏心块18可以直接平衡一部分离心力f0，并且本实施例缩短了第一偏心块18和动涡旋盘8的距离，避免了偏心块与动涡旋盘距离较远导致的曲轴上扭矩较大的问题，更有利于保证涡旋压缩机的稳定性。

具体地，如图2所示，本实施例的上支架16朝向止推件14的一侧设置有第一阶梯结构以形成第一避让部，止推件14朝向上支架16的一侧设置有第二阶梯结构以形成第二避让部，第一避让部和第二避让部组合形成避让空间。

优选地，本实施例的第一偏心块18套设在曲轴7上并与曲轴7过盈配合。

为进一步提高平衡效果，本实施例的曲轴7上还设置有第二偏心块19和第三偏心块20，第二偏心块19设置在转子3和上支架16之间并能够平衡离心力f1，第三偏心块20设置在转子3远离上支架16的一侧并能够平衡离心力f2，多个偏心块平衡曲轴的离心力使曲轴的受力更均匀、降低负载，有利于降低运转时的噪音和震动并减小其形变量。

本申请还提供了一种空调器，根据本实施例的空调器(图中未示出)包括涡旋压缩机，涡旋压缩机为包含上述全部或部分技术结构的涡旋压缩机。本实施例的空调器具有压缩机运行稳定、不易泄漏的优点，进而本实施例的空调器具有使用寿命长、维修周期长的优点。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

止推件可浮动地设置在上支架的容纳空间中，第一密封件和第二密封件在动涡旋盘的背面形成第一背压腔和第二背压腔。压缩腔和两个背压腔分别在动涡旋盘的两侧提供压力、第一背压腔和第二背压腔分别在止推件的两侧提供压力，动涡旋盘和止推件能够根据压缩腔、第一背压腔和第二背压腔的压力大小以及差值的变化在上支架的容纳空间中浮动，从而保持压缩腔的密封性并调整涡旋压缩机在不同工况下动涡旋盘与静涡旋盘之间的压力。同时，第一密封件设置在止推件上并能够随止推件的移动而移动，减小第一密封件相对于动涡旋盘的活动幅度，使第一密封件能够始终保证第一背压腔、第二背压腔以及压缩腔的密封性，防止出现制冷剂泄漏的情况发生。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。