涡旋制冷压缩机的制作方法

专利名称：涡旋制冷压缩机的制作方法技术领域：本发明涉及一种涡旋制冷压缩机。 背景技术：美国专利No. 4，477，238描述了一种涡旋制冷压缩机，包括由封套限定的气密外 壳，其中包括静涡旋和动涡旋，动涡旋相对于静涡旋做轨道运动，静涡旋和动涡旋都有涡 齿，两个涡齿互相接合并限定至少两个可变体积的压缩室。根据美国专利No. 4，477，238所述的第一实施例，每一涡齿都具有梯级部分，该梯 级部分从涡齿的外端延伸过涡齿的至少一部分。这使得两个外部压缩室的体积、以及压缩机的位移变大。这些特征因而提高了压 缩机的性能。然而，该实施例需要在动涡旋的板片上设置凹部，以容纳静涡旋的涡齿的梯级部 分。为了不因该凹部而降低板的机械强度，必然增加板的厚度。板厚度的增加增大了 动涡旋的重量及其惯性。增大的惯性直接转变成动涡旋及动涡旋驱动杆的轴承上的增大的 机械负载，这会导致轴承的过早磨损。根据美国专利No. 4，477，238所述的第二实施例，仅动涡旋的涡齿具有梯级部分， 该梯级部分从涡齿外端开始延伸过涡齿的至少一部分。这些特征避免在动涡旋的板上形成 凹部，并因此避免动涡旋驱动轴承的过早磨损。然而，由于在该实施例中这两个室的体积不同，在两个外压缩室之间产生不对称 的压力变化。具有梯级部分的涡齿壁外部限定的的室中的压力高于没有梯级部分的涡齿壁 外部限定的室中的压力。结果，这两个室之间存在流体泄漏，并因此降低了压缩机的性能。 发明内容本发明的目的是克服上述缺陷。本发明的任务是提供一种设计紧凑的涡旋制冷压缩机，提高其性能，且同时避免 对压缩机某些部件的永久损伤。为此，本发明涉及一种涡旋制冷压缩机，其具有静涡旋和动涡旋，动涡旋相对于静 涡旋做轨道运动，静涡旋和动涡旋都装有涡齿，两个涡齿彼此接合并限定可变体积的压缩 室，仅动涡旋的涡齿具有梯级部分，该梯级部分延伸过其至少一部分长度，其特征在于，涡 旋中的至少一个具有至少一个通道，所述至少一个通道设计成在动涡旋的轨道运动期间提 供两个压缩室之间的连通，该两个压缩室相对于动涡旋的轨道运动中心对称地布置，通道 的端部终止于具有通道的涡旋的涡齿的外壁和内壁的分别两侧，或者终止于具有通道的涡 旋的涡齿的外壁和内壁的内侧，且该通道具有止回阀，该止回阀设计成允许流体仅从具有 通道的涡旋的涡齿的外侧流到其内壁。通道的存在实现了在静涡旋和动涡旋的相对轨道运动期间、两个外压缩室联通， 因此利用流体从一个室流到另一个室来平衡这两个室任一侧上的压力。由于在动涡旋的涡 齿上形成一个梯级部分，因此该压力平衡实现了两个外压缩室之间的压力不平衡的补偿， 因而防止由涡齿限定的室之间的流体泄漏。仅动涡旋的涡齿具有沿其至少一部分长度延伸的梯级部分。这些结构避免在动涡 旋的板上形成凹部而导致对动涡旋的驱动轴承的永久磨损。通道中止回阀的存在避免了在动涡旋的轨道运动期间提供内压缩室和外压缩室 之间的联通，因而避免当处于最低压力时加压流体泄漏入外压缩室中。根据本发明的一个实施例，通道的端部相对于动涡旋的轨道运动的中心彼此偏移 一定角度，该角度优选地小于或等于160°，有利地小于120°，且优选地大约60°。这样的角度值限制了通道的长度，因此避免了降低压缩机性能的大量死体积，并 有利于形成通道。根据本发明的一个实施例，静涡旋具有至少一个通道，其面对具有梯级部分的动 涡旋的涡齿的部分，并相对于动涡旋的轨道运动中心呈角度位置，且位于梯级部分的内端 的角度位置和与其径向相对的点之间。应当理解为，动涡旋的轨道运动的中心是静涡旋的涡齿的中心。有利地，设置在静涡旋中的通道具有止回阀，该止回阀设计成允许流体仅从静涡 旋的涡齿的外壁流到其内壁。优选地，终止于静涡旋的涡齿的内壁中或处的通道的端部从通道的终止于静涡旋 的涡齿的相对于梯级部分的外壁中或处的端部凹入。根据本发明的一个实施例，梯级部分从动涡旋的涡齿的外端延伸。有利地，梯级部分从动涡旋的涡齿的外端延伸至少180°。根据本发明的另一实施例，动涡旋具有至少一个通道，该通道面向其没有梯级部 分的部分，并相对于动涡旋的轨道运动中心呈角度位置，并在梯级部分的内端的角度位置 和与其径向相对的点之间。根据本发明的再一实施例，设置在动涡旋中的通道具有止回阀，该止回阀设计成 允许流体仅从动涡旋的涡齿的外壁流到其内壁。优选地，通道的终止于动涡旋的涡齿的内壁中或处的端部从通道的终止于动涡旋 的涡齿的相对于梯级部分的内端的外壁中或处的端部凹入。有利地，静涡旋和动涡旋都具有数个偏移一定角度的通道，每一个通道都具有止 回阀。优选地，静涡旋具有凹部，该凹部设计成容纳动涡旋的涡齿的梯级部分。在任意情况下，本发明可以从参照附图的说明中更好地理解，附图中显示了非限 制性实例，该涡旋制冷压缩机的两个实施例。图1显示了根据本发明的第一实施例的涡旋制冷压缩机的静涡旋和动涡旋的纵 向截面图；图2显示了图1中压缩机的动涡旋的立体图3显示了图2中的涡旋的纵向截面图；图4显示了图2中的动涡旋的俯视图；图5显示了图1中压缩机的静涡旋的纵向截面图；图6、8、9和11是图1中涡旋的两个涡齿在四个不同功能位置中的横截面视图，其 中四个不同功能位置相互之间偏转90° ；图7和10是图1的两个涡旋的纵向截面的部分视图，显示了两个不同操作位置下 的止回阀；图12、14、15和17是根据本发明的第二实施例的压缩机的两个涡齿在四个不同功 能位置的横截面，其中四个不同功能位置相互间偏转90° ；和图13和16是图12的压缩机的两个涡齿的纵向截面图的部分视图，显示了两个不 同操作位置下的止回阀。具体实施例方式涡旋制冷压缩机通常具有由封套限定的密封外壳，其中包含用于安装制冷剂_气 体压缩级的机架。该压缩级包括静涡旋3和动涡旋6，静涡旋3具有圆形板4，该圆形板4装有向下 的第一涡齿5，该动涡旋6具有圆形板7，该圆形板7装有向上的第二涡齿8。压缩机具有驱动杆(图中未显示)，该驱动杆的上端接合在套状部分11中，该套状 部分11包括动涡旋6。当其由封套中所装的电动机转动时，驱动杆驱动动涡旋6相对于静 涡旋3做轨道运动。第一和第二涡齿5、8彼此接合并限定可变体积的压缩室。动涡旋6的涡齿8具有梯级部分12，该梯级部分12从涡齿8的外端延伸大约 360°。因而，动涡旋6的涡齿8具有第一部分，该第一部分从涡齿的内端延伸到过渡部分 T，和第二部分，该第二部分包括梯级部分12，且该第二部分从过渡部分T延伸到涡齿8的外 端。如图3中具体所示，第二部分的高度hi大于第一部分的高度h2。过渡部分T由半圆形凸面限定。如图1和5所示，静涡旋3具有凹部13，该凹部13设置在板4面对动涡旋6的表 面上，并设计成容纳动涡旋6的涡齿8的梯级部分12。凹部13延伸过大约360°，且其深度对应于梯级部分12的高度，即等于涡齿8的 第一和第二部分的高度hi和h2之间的差的高度。凹部13的内端由半圆形凹面14所限定。限定过渡部分T的凸面设计成与限定凹 部13的内端的凹面4相配合。如图6和7具体所示，静涡旋3在其板4内具有通道15。通道15的端部位于静涡 旋3的涡齿5的分别的内壁和外壁两侧上。通道15的位置与涡齿8的具有梯级部分12的 第二部分的内壁相对。如图7所示，通道15具有第一部分16和第二部分17，该第一部分16终止于静涡 旋3的涡齿5的内壁，而该第二部分17终止于静涡旋3的涡齿5的内壁。第一和第二部分 16、17平行于压缩机的轴线延伸，并通过第三部分18彼此连接，该第三部分18垂直于压缩 机的轴线延伸。如图6具体所示，通道15的第一和第二部分16、17彼此偏移一定角度。通道15的上游端、即终止于涡齿5的外壁的第一部分16的端部，位于梯级部分12 的内端区域，同时通道15的下游端、即终止于涡齿5的内壁的第二部分17的端部，从后者 相对于凹面14的上游端凹陷。如图7中所示，通道15具有止回阀19，该止回阀19安装在第三部分18中，并设计 成允许流体仅能从通道15的上游端流到其下游端。止回阀能够在第一关闭位置(图7中所示)和第二打开位置(图10中所示)之间 平移，其中在所述第一关闭位置，该止回阀到达终止于第三部分18的第一部分16的开口， 而在第二打开位置，该止回阀远离终止于第三部分18的第一部分16的开口，并允许流体从 第一部分16流到第二部分17。静涡旋3具有盖21，该盖21设计成密封关闭通道15的第三部分18。现在参照图6-11描述涡旋制冷压缩机的操作。图6显示了静涡旋3和动涡旋6的位置，其中两个外压缩室22、23分别由动涡旋 6的涡齿8的内壁以及静涡旋3的涡齿5的内壁向外地限定，当从上方观察时，每一个外压 缩室22、23都具有最大表面区域。静涡旋3和动涡旋6的该位置对应于进气位置，即允许 气体进入压缩室的位置。由于压缩室22的体积由具有梯级部分12的动涡齿的第二部分及凹部13所限定， 因此在静涡旋3和动涡旋6的该位置中，由静涡旋3的涡齿5向外限定的压缩室23的体积 小于由动涡旋6的涡齿8向外限定的压缩室22的体积。因此，两个压缩室22、23之间存在 压力不对称。在静涡旋3和动涡旋6的该位置中，限定过渡部分T的凸面与限定凹部13的内端 的凹面14相接触。因此，两个外压缩室22、23在过渡部分T处彼此不联通。相似地，当静涡旋3和动涡旋6处于图6中所示位置时，由于通道15未延伸到压 缩室22，因此两个外压缩室22、23在通道15处彼此不联通。应当注意，内压缩室24的压力高于外压缩室22的压力。该压力差使得止回阀19 移动到图7所示的位置，因而关闭通道15，并防止两个压缩室23、24联通。因此由于止回阀19存在于通道15中而防止加压的制冷剂气体从内压缩室24流 到外压缩室23。一旦动涡旋6离开图6所示位置，限定过渡部分T的凸面离开限定凹部13的内端 的凹面14。因此，两个外压缩室22、23通过空间E彼此联通，该空间E位于分别限定过渡部 分T和凹部13的内端的半圆形面之间。该两个压缩室之间的联通实现了这些室任一侧上的压力平衡，并因此补偿这两个 压缩室22、23之间的压力不对称。应当说明的是，在动涡旋6从图6所示位置开始的半圈(halfturn)中，限定过渡 部分T的凸面保持远离限定凹部13的内端的凹面14。因此，在动涡旋6从图6中所示位置开始的半圈中，利用空间E确保了压缩室22、 23的任一侧上的压力平衡，该空间E设置在分别限定过渡部分T和凹部13的内端的半圆形 面之间。图8中具体显示了该空间E，其表示了当动涡旋6已执行自图6所示位置起1/4圈时静涡旋3和动涡旋6的位置。应当注意，在动涡旋6从图6所示位置开始的第一个半圈期间，止回阀19保持在 图7中所示的关闭位置。当动涡旋6已从图6所示位置执行完整半圈时，静涡旋3和动涡旋6处于图9中 所示的位置。在静涡旋3和动涡旋6的该位置中，限定过渡部分T的凸面与限定凹部13的内端 的凹面14相接触。因此，两个压缩室22、23不再在过渡部分T处联通。由于压缩室22的体积由包括梯级部分12的动涡旋6的涡齿8的第二部分及凹部 13所限定，因此由静涡旋3的涡齿5外部限定的压缩室23的体积小于动涡旋6的涡齿8外 部限定的压缩室22的体积。该压力差使得止回阀19移入图10中所示打开位置，因而使压缩室22、23通过通 道15联通。压缩室22和23之间的该联通允许加压冷却剂气体从压缩室22流到压缩室23，并 因此这些室任一侧上的压力实现平衡。当动涡旋6已从图6中所示位置旋转3/4圈时，静涡旋3和动涡旋6处于图11中 所示的位置。在动涡旋6的该位置中，止回阀19仍在打开位置。应当明确，在动涡旋6从图9中所示的位置的半圈中，通道15分别终止于压缩室 22、23 ο因此，在动涡旋6从图9中所示的位置的半圈中，通过通道15确保压缩室22、23 任一侧上的压力平衡。接下来，由于动涡旋已旋转一圈，动涡旋6回到其图6所示位置。因此，两个压缩室22、23基本上一直彼此联通(除了当它们处于进气位置时)，确 保无论动涡旋6处于任何位置、对室的压力不平衡进行补偿。图14-17显示了根据本发明的第二实施例的涡旋制冷压缩机，其与图1-11中所示 的不同主要在于通道15'设置在动涡旋6的板7中，且其面对板7没有梯级12的部分。如图13中所示，通道15'具有第一部分31和第二部分32，该第一部分31终止于 动涡旋6的涡齿8的外壁，而该第二部分32终止于动涡旋6的涡齿8的内壁。第一和第二 部分31、32平行于压缩机轴线延伸，且通过第三部分33彼此连接，该第三部分33垂直于压 缩机轴线延伸。如图12中具体显示，通道15'的第一和第二部分31、32相对于彼此偏移一定角度。通道15'的上游端、即终止于动涡旋6的涡齿8的外壁的第一部分31的端部，与 过渡部分T大致直径方向地相对，同时通道15 ‘的下游端、即终止于涡齿8的内壁的第二部 分32的端部，从通道相对于梯级部分12的内端的上游端回凹。设置在动涡旋6中的通道15'具有安装在第三部分中的止回阀19'，其布置成允 许流体仅从通道15'的上游端流到其下游端。如图13所示，通道15'具有安装在第一部分31中的止回阀19'，并设计成允许 流体仅从通道15'的上游端到其下游端。止回阀19'能够在第一位置(图13所示)和第二位置(图16所示)之间平移，在所述第一位置该止回阀19'关闭第一部分31，而在所述第二位置该止回阀19'允许流 体从第一部分31流到第二部分32。止回阀19 ‘承受压缩弹簧34的作用，该压缩弹簧34趋向于保持止回阀处于图13 所示的关闭位置。根据本发明的第二实施例的压缩机的运行与图1-11中所示的压缩机的操作大致 相同，因此不再详细描述。显然，本发明并不限于上述实例的该涡旋制冷剂压缩机，而是包括所有等同实施 例。因而，静涡旋3和动涡旋6可以都具有一个以上通道，每一个都具有止回阀。另外，每 一个用于控制通道15和115中的流动的止回阀可包括促进其再次关闭的弹性元件。权利要求包括静涡旋(3)和动涡旋(6)的涡旋压缩机，该动涡旋相对于静涡旋做轨道运动，该静涡旋和动涡旋都装有涡齿(5、8)，两个涡齿彼此接合并限定可变体积的压缩室(22、23)，仅所述动涡旋的涡齿(8)具有沿其至少一部分长度延伸的梯级部分，其特征在于，涡旋(3，6)中的至少一个具有至少一个通道(15、15′)，所述至少一个通道(15、15′)设计成在该动涡旋轨道运动期间提供两个压缩室(22、23)之间的联通，所述两个压缩室相对于动涡旋的轨道运动中心对称地布置，所述通道(15、15′)的端部终止于具有通道的涡旋的涡齿的外壁和内壁分别的两侧，或者在具有通道的涡旋的涡齿的外壁和内壁的内侧，且所述通道(15、15′)具有止回阀(19、19′)，该止回阀(19、19′)设计成允许流体仅从具有通道的涡旋的涡齿的外壁流到其内壁。2.根据权利要求1所述的压缩机，其中，通道(15、15')的端部相对于动涡旋(6)的 轨道运动的中心彼此偏移一定角度，该角度优选地小于等于160°，有利地小于120°，并 优选地是大约60°。3.根据权利要求1或2所述的压缩机，其中，所述静涡旋(3)具有至少一个通道(15)， 所述至少一个通道(15)面对具有所述梯级部分(12)的动涡旋(6)的涡齿(8)的部分，并 相对于动涡旋(6)的轨道运动中心处于角度位置，并位于梯级部分(12)的内部的角度位置 和与其径向相对的点之间。4.根据权利要求3所述的压缩机，其中，所述通道(15)终止于静涡旋(3)的涡齿(5) 的内侧壁中或处的端部(17)从静涡旋(3)的涡齿(5)相对于梯级部分(12)的外侧壁中或 处凹入。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的压缩机，其中，所述梯级部分(12)从动涡旋 (6)的涡齿⑶的外端延伸。6.根据权利要求5所述的压缩机，其中，所述梯级部分(12)从该动涡旋(6)的涡齿(8) 的外端延伸至少180°。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的压缩机，其中，该动涡旋(6)具有至少一个通 道(15')，该通道(15')面向其不具有梯级部分(12)的部分，并相对于动涡旋的轨道运 动中心处于角度位置，在梯级部分(12)的内部的角度位置和与其径向相对的点之间。8.根据权利要求7所述的压缩机，其中，通道(15')的终止于动泸州(6)的涡齿(8) 的内侧壁中或处的端部(32)从通道的端部(31)凹入，该端部(31)终止于动涡旋(6)的涡 旋(8)的相对于梯级部分(12)的内部的外侧壁。9.根据权利要求1-8中任意一项所述的压缩机，其中，静涡旋和动涡旋(3、6)都具有数 个偏移一定角度的通道，每一个通道都具有止回阀。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的压缩机，其中，该静涡旋(3)具有凹部(13)， 所述凹部(13)设计成容纳所述动涡旋(6)的涡齿(8)的梯级部分(12)。全文摘要本发明涉及一种压缩机，其具有静涡旋和可相对静涡旋作行星运动的动涡旋。静涡旋和动涡旋设置有彼此接合的涡齿，并限定可变体积的压缩腔。动涡旋的涡齿具有延伸过其一部分长度的梯级部分。至少一个涡旋限定一通道，该通道用于在动涡旋的行星运动期间两个压缩腔之间的连通，通道的端部分别终止于具有通道的涡旋的涡齿的外壁和内壁的两侧，或者具有通道的涡旋的涡齿的外壁和内壁内侧。通道具有止回阀，用于允许流体仅从具有通道的涡旋的涡齿的外壁到内壁。文档编号F04C29/00GK101952599SQ200980105656 公开日2011年1月19日 申请日期2009年2月18日 优先权日2008年2月19日发明者克里斯托夫·安塞尔, 多米尼克·格罗斯, 皮埃尔·吉尼斯 申请人:丹佛斯商业压缩机公司