专利名称：有吸入口止回阀的涡旋式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及密封的涡旋式压缩机，更具体地说涉及止回阀，用于防止制冷剂通过涡旋压缩机倒流，这种倒流在压缩机停止工作时可能发生。当压缩机停止工作和沿轨道运行的涡旋件不再被驱动绕固定涡旋件作圆周运动时，存在的反向压力差引起制冷剂倒流，这种倒流促使沿轨道运行的涡旋件作反向的运动。其结果是产生不应有的噪声。
美国专利No.5088905(Beagle)公开了一种涡旋式压缩机的止回阀，它包括一个阀件和一个支承件，它们定位于直接与涡旋的排出口相邻处，止回阀用于防止在压缩机停止工作时逆涡旋转动。与这种设计相关的一个问题是，此止回阀位于涡旋机构的外面，因而在压缩机外面产生不希望的噪声。此外，由于止回阀装在排出腔内，由于与排出腔相关的排气容积大，所以对响应时间带来有害的影响。
美国专利No.4560330(Muriyama等人)公开了一种带弹簧偏压式流体止回阀的涡旋式压缩机，止回阀设在制冷剂吸入通道内，压缩机工作时，止回阀移向打开位置，以便允许制冷剂经吸入管通向由涡旋件构成的吸入腔。在压缩机停止工作时，流体止回阀移向关闭位置，为的是防止制冷剂从吸入腔倒流，回到吸入管去，从而避免涡旋件反向转动。与Muriyama的设计有关的一个问题是，在压缩机起动时和在压缩机运行过程中，能量必须消耗在克服弹簧的偏压上，以便打开并保持打开此止回阀。此外，这种设计对挤卡活塞式阀的污物比较敏感。
与先有的这些止回阀组件相关的问题包括，与复杂的弹簧偏压和多零件式组件有关的增加了的费用、由于在排出腔内的阀猛烈地就位时产生的噪声、缓慢的反应时间、以及较低的效率等，仅举出这些作为几个例子。
本发明的涡旋式压缩机吸入口止回阀，总体上由一个重量轻的塑料或金属的瓣阀组成，它设在涡旋式压缩机涡旋机构内与吸入口相邻的地方。在涡旋压缩机正常工作时，排出压力将制冷剂经排出口排出，而吸入压力将制冷剂经吸入口抽入涡旋机构。进入的制冷剂作用在瓣阀上，使之移向打开位置。
在压缩机停止工作时，排出口与吸入口之间的压差，使制冷剂企图从排出口和压缩腔移向吸入口，与此同时促使涡旋机构沿轨道的反方向转动。如果不加以避免，涡旋机构以逆轨道方向的转动必然造成不希望有的卷绕噪声。本发明的目的在于以最有效和高效率的方式避免上述缺点。当制冷剂从排出口流往吸入腔并流过吸入口时，它作用在瓣阀上使之移向关闭位置，因此阻止了制冷剂经吸入口倒流，并避免涡旋机构逆轨道转动。具有排出压力的制冷剂和在涡旋压缩腔内的制冷剂作用在涡旋机构上，使沿轨道运行的涡旋件与固定的涡旋件沿径向分开。由于这两个涡旋件彼此不再密封，所以制冷剂可以经涡旋件的涡旋体漏泄，从而使涡旋机构内的压力达到平衡。
由于将瓣阀装在吸入腔，在那里与排出腔的容积相比其容积比较小，所以瓣阀对于制冷剂流动情况的变化的灵敏度最高。其结果是提高了瓣阀对压缩机停止工作的响应能力。此外，瓣阀的形状和结构也提高了阀的响应性。瓣阀有一个较大的基本上为矩形的弯曲表面积，用这一弯曲表面与制冷剂流接触。阀有薄的横截面以及相对于它的大的表面积而言重量较轻。这样的造型使阀能快速地响应制冷剂流动方向的改变。
在一种实施例中，瓣阀通过枢轴铰接在固定涡旋件上，此枢轴与制在固定涡旋件中的一个枢轴安装孔压配合。在涡旋机构组件中，一个沿轨道运行的涡旋件的涡旋卷与此固定螺旋件的涡旋卷互相啮合。本发明的瓣阀装在固定涡旋件上直接与制冷剂吸入口相邻处。瓣阀设在吸入腔内，吸入腔由互相啮合的涡旋件构成。
本发明的一个优点是，通过将瓣阀设置于在涡旋腔内构成的吸入腔内，而降低了在瓣阀工作时产生的噪声。
本发明另一个优点是，由于与涡旋吸入腔相关的容积比较小，所以实现了更加快速的瓣阀反应时间。
本发明还有一个优点是，由于其不复杂的结构，它只需要一个阀瓣、一根枢轴以及对固定涡旋件作简单的机械加工修改。
在一种实施例中，本发明提供了一种涡旋式压缩机，它有一个沿轨道运行的涡旋件和一个固定的涡旋件，它们各有一块端板和从此端板垂直伸出的涡旋卷。涡旋件组装在一起，使涡旋卷表面彼此相对并互相啮合，以便在它们之间构成压缩腔，压缩腔是在压缩机工作时形成的。涡旋式压缩机包括一个用于实现沿轨道运行的涡旋件相对于固定涡旋件作绕轨道运动的机构。当沿轨道运行的涡旋件作绕轨道运动时，这两个涡旋件便将制冷剂从吸入口抽入压缩腔，并从压缩腔经排出口排出制冷剂。这种绕轨道的运动使压缩腔的容积，随着此腔沿涡旋件逐渐地移向排出口而逐渐减小。
制冷剂吸入口制在固定涡旋件上，吸入腔在涡旋件之间构成，并使吸入腔与吸入口连通。设置一个瓣阀，用于在压缩机停止工作时防止制冷剂从吸入腔经吸入口倒流。因此，瓣阀避免了沿轨道运行涡旋件的逆轨道运动。瓣阀可绕枢轴转动地装在固定涡旋件上，并安排在吸入腔内。在压缩机工作期间，瓣阀绕枢轴转动到打开位置，允许制冷剂从吸入口流入吸入腔。在压缩机停止工作期间，当制冷剂开始从吸入腔流回吸入口时，瓣阀绕枢轴转动到关闭位置，从而基本上覆盖住吸入口。
本发明的上述和其他特点和目的以及实现的方式，通过下面结合附图对本发明实施例的说明将更加清楚，同时也能对本发明本身有更好的理解。其中
图1本发明涡旋式压缩机的横剖面；图2图1中涡旋式压缩机的固定涡旋件底视图，表示本发明吸入口瓣阀；图3图2中固定涡旋件横剖面，表示在横剖面中的吸入口瓣阀；图4图2中吸入口瓣阀的透视图；图4a图4的吸入口瓣阀另一种可供选择的实施例透视图；图5a图2中固定涡旋件局部底视图，表示吸入口瓣阀的另一种实施例；图5b固定涡旋件局部剖面图，表示图5a另一种实施例的吸入口瓣阀；图5c图5a中另一种实施例的吸入口瓣阀透视图；图6a固定涡旋件局部底视图，表示在第二种改型的实施例中的吸入口瓣阀；图6b图6a中固定涡旋件的局部横剖面，表示第二种改型实施例的吸入口瓣阀；以及图6c图6a第二种改型实施例的吸入口瓣阀透视图。
在所有的附图中相同的号码表示相同的部分。在这里所给出的一些举例中的一个形式表示了本发明的最佳实施例，而不能以任何方式认为这些举例限定了本发明的范围。
在附图所表示的本发明作为示范性的实施例中，涡旋式压缩机20表示在一种实施例中，它只是作为例子提出，本发明不限于此实施例。美国专利5306126(颁发给本专利的受让人，并通过参考已包括在本文中)给出了涡旋式压缩机工作情况的详细说明，该涡旋式压缩机与本发明是兼容的。
现在参看图1，所表示的涡旋式压缩机20有壳体22。该壳体由上部24、中部26和下部28组成。在另一种结构中，中部26和下部28可合并成一个统一的下壳体。部分壳体24、26和28通过例如焊接或钎焊工艺气密地固定在一起。安装法兰30固定在下壳体部分28上，用于将压缩机20安装成一个直立的位置。壳体22内有电机32、曲轴34和涡旋机构38。电机32包括定子40和转子42，转子42上有孔44，曲轴34装在此孔44内。收集在油池46中的油被离心式抽油管50采集到油杯48中。然后，油沿着通道52和54流动，从而将它输送到并注满腔55和轴57。
涡旋压缩机构38主要包括固定涡旋件56、沿轨道运行的涡旋件58、以及主轴承架60。固定涡旋件56用多个固定螺钉62固定地安装在主轴承架60上。固定涡旋件56主要包括平的面板64、工作面66、侧壁67和一个渐开线式固定涡旋卷68，它从工作面66起沿轴向朝下延伸。由于压缩机20是去能式的，所以沿轨道运行涡旋件的板70背面72，与主轴承架60在止推轴承面78接触。沿轨道运行涡旋件58主要包括平的面板70、背面72、上部工作面70和渐开线式沿轨道运行的涡旋卷76，它从上面74起沿轴向朝上延伸。
涡旋机构38由固定涡旋件56和沿轨道运行的涡旋件58相互啮合地组合而成，所以固定涡旋卷68和绕轨道运行涡旋卷76在工作上互相贴合。为保证压缩机正确工作，工作面66和74以及涡旋卷68和76被加工成，当固定涡旋件56和沿轨道运行涡旋件58沿轴向彼此相压时，涡旋卷68和76的端顶，分别与相对的工作面66和74密封地接合。在压缩机工作期间，沿轨道运行涡旋件58的背面72与止推面78之间，按照严格的机械加工误差和允许沿轨道运行涡旋件58朝固定涡旋件56的轴向活动量，留有轴向间距。偏心的曲轴机构80处于曲轴34的顶端，此曲轴机构80由圆柱形辊82构成，辊82中有偏心的轴向孔84。当电机32带动曲轴34旋转时，圆柱形辊82和欧氏环使沿轨道运行的涡旋件58相对于固定涡旋件56作圆周运动。以此方式，偏心的曲轴机构80起传统的摆杆式径向弹性机构的作用，促使固定涡旋卷68与沿轨道运行涡旋卷76之间密封地接合。
在压缩机20工作时，处于吸入压力下的冷却液是通过吸入管86引入的，吸入管86密封地装在固定涡旋件56上的扩孔88中。吸入管86与扩孔88的密封借助于“O”形圈90。吸入管86通过吸入管接头92固定在压缩机20上，接头92通过钎焊或低温焊与吸入管86和壳体22的孔94固定在一起。吸入管86提供了一个制冷剂吸入压力通道96，冷却液经由此通道96从制冷系统通往吸入压力腔98，吸入压力腔98由固定涡旋件56和轴承架60构成。如图2所示，在固定涡旋件56中的吸入口100用于安装吸入管86，以及在槽102中装入环状的“O”形圈90，以使吸入管86和固定涡旋件56有良好的密封。
具有吸入压力的制冷剂沿吸入通道96流动，经吸入口的孔104流出，进入吸入腔98，供涡旋机构38压缩。当沿轨道运行的涡旋件58相对于固定涡旋件56作圆周运动时，在吸入腔98内的冷却液被截获，并形成了由固定涡旋卷68和沿轨道运行涡旋卷76构成的被压缩制冷剂封闭腔。当沿轨道运行的涡旋件58连续作圆周运动时，此制冷剂腔逐渐沿径向向内朝排出口106移动。在制冷剂腔沿涡旋卷68和76朝排出口106行进的同时，它们的体积逐渐减小，从而使制冷剂中的压力升高。处在排出压力下的冷却液经排出口106向上排出，并经固定涡旋件56的面板64流过。制冷剂被排入由上壳体部分24和固定涡旋件56上表面110构成的出口增压腔108。经压缩的制冷剂被引入壳体腔112中，在那里制冷剂经排出管114排出，进入包括压缩机20在内的制冷系统。
涡旋机构38设有瓣阀组件116，用于防止在压缩机停止工作时制冷剂倒流，从而避免涡旋机构38逆轨道转动。瓣阀组件116包括矩形的弯曲阀瓣132，它有前面118、后面119、顶边121以及底边123。在一种实施例中，前面118和后面119所具有的表面积，至少为顶边121或底边123表面积的三倍。制冷剂作用在前面118和后面119上，因此引起阀瓣132绕枢轴转动。
在压缩机正常工作期间，由于在吸入口100处具有吸入压力的制冷剂与在排出口106处具有较高排出压力的制冷剂相比在压力方面的差别，所以在吸入腔98中存在一个负的压力差。这一负的压力条件造成具有吸入压力的制冷剂从吸入管96经吸入口100流入吸入腔98。吸入的制冷剂作用在瓣阀组件116的前面118上，并迫使它处于打开位置，从而允许制冷剂流入涡旋机构38。由于瓣阀组件116处于打开位置，限位止挡120靠在固定涡旋件56的内壁122上，所以限制了瓣阀组件116运动的范围。在压缩机正常工作期间，瓣阀116保持在这一稳定的打开位置。
在压缩机停止工作时，电机32和曲轴34不再以正常的方式驱动沿轨道运行的涡旋件58作圆周运动，并依随周围的条件自由运动，这一周围条件包括排出口106与吸入口100之间的压力差。这一压差不受阻碍地作用在沿轨道运行的涡旋件58上，以致使它相对于固定涡旋件56沿反方向转动。这种反向转动使制冷剂从排出口106沿反向流动，并经吸入口100排出。
在压缩机停止工作时逆涡旋方向转动的问题在涡旋压缩机中长期存在。瓣阀组件116用来缓解这一问题。在压缩机停止工作时，在吸入腔98中出现的正压力条件，使制冷剂朝吸入口100移动并从吸入口100排出。制冷剂作用在阀瓣132后面119的大的表面积上，使之绕枢轴124转动，并倚靠在内壁122上，使前面118覆盖并基本上密封吸入口的孔104。以此方式，防止制冷剂沿反向流动而从吸入腔98进入并流过吸入通道96。此外，由于吸入口100被有效地与吸入腔98隔开，因而有效地消除了压力差，所以避免了沿轨道运行涡旋件58的逆转。具有排出压力的制冷剂和在涡旋压缩腔内的制冷剂作用在涡旋机构38上，使沿轨道运行的涡旋件58与固定涡旋件56沿径向分开。当涡旋件56和58彼此不再密封时，在它们之间的制冷剂便可以经涡旋卷68和76漏泄，并使涡旋机构38内的压力达到平衡。
现在参见图3和4，枢轴124的轴128按压配合装入盲孔126中，此盲孔126制在固定涡旋件56中。阀瓣132沿轴向延伸的套环130环绕着并铰接在枢轴124的轴128上。轴128的直径略小于套环130的内径，因此允许阀瓣132绕枢轴124自由转动。轴128上设有头134，用于限制阀瓣132的轴向运动并使阀瓣固定在一个正确的位置，以便能覆盖住吸入口的孔104。阀瓣132最好用塑料或铝制造。图4a表示了图4中的吸入口阀瓣132的另一种实施例。
现在参见图5a、5b和5c，固定涡旋件56设有瓣阀组件116，用于防止压缩机停止工作时制冷剂倒流。在压缩机正常工作期间和压缩机停止工作时，制冷剂作用在前面118和后面119上，从而分别引起阀瓣132绕枢轴124在打开和关闭位置之间转动。在压缩机正常工作期间，由于在吸入腔98中产生负的压差，使制冷剂从吸入口100流入吸入腔98。吸入的制冷剂冲击在阀瓣132的前面118上，使阀瓣132绕枢轴124顺时针方向转动，因此允许制冷剂流入涡旋机构38。在压缩机工作时，限位止档120靠在固定涡旋件56的内壁122上，因而限制了瓣阀组件116绕枢轴的转动。
在压缩机停止工作时，如上所述，在吸入腔98内产生了正的压力状态，这一正的压力状态促使制冷剂从吸入腔98朝吸入口100反向流动。制冷剂的这一反向运动作用在阀瓣132的后面119上，从而使它绕枢轴124转动，所以，阀瓣132与内壁122接触，使前面118覆盖并基本上密封住吸入口104。这一正的压力条件被有效地消除，从而防止了沿轨道运行涡旋件58的逆轨道转动。沿轨道运行涡旋件58与固定涡旋件56沿径向分开，因此缓和了在涡旋机构38内的压力差。虽然表示在图5a、5b和5c中的结构其作用与图1至4所示结构基本相同，但是瓣阀组件116的形状和将阀瓣固定在固定涡旋件56中的方法不同。固定涡旋件56上制有槽140和内壁122，在槽140中装入阀瓣132的管状套环130。阀瓣132通过枢轴124铰接在应有的位置上，枢轴124装在由套环130构成的孔中并插入制在固定涡旋件56中的盲孔126内。枢轴124制有头134或其他定位装置，用于防止阀瓣132的轴向移动。
现在参见图6a、6b和6c，所表示的阀瓣132是第二种经改型的实施例，它的作用基本上与上文所介绍的前面几种阀瓣实施例相同。固定涡旋件56上制有槽140，槽中装入伸出的铰接臂144。阀瓣132通过枢轴124铰接在应有的位置上，枢轴124的一种形式可以是一个装在盲孔126和套环130中的弹簧销，以便防止阀瓣132的轴向运动，并允许阀瓣132绕枢轴从打开位置转动到关闭位置。
权利要求
1涡旋式压缩机(20)，包括一个沿轨道运行的涡旋件(58)和一个固定的涡旋件(56)，它们各有一块端板(64，70)和一个涡旋卷(68，76)，涡旋卷相互啮合以便在它们之间构成压缩腔；一个吸入口(100)和一个排出口(106)，吸入口穿过固定涡旋件延伸；以及一个在涡旋件之间构成的吸入腔，吸入腔与吸入口连通，吸入口有一个孔(104)与吸入腔相邻，其特征为设有一个止回阀(116)，用于防止制冷剂从吸入腔经吸入口倒流，从而避免沿轨道运行涡旋件逆轨道运动，此止回阀可绕枢轴转动地装在固定涡旋件上并设置在吸入腔内，该止回阀绕枢轴点旋转，以便基本上覆盖和密封吸入口，以便在压缩机停止工作时基本上避免制冷剂倒流。
2.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为止回阀(116)在打开和关闭位置之间绕枢轴转动，在打开和关闭位置之间构成的夹角约在35度和55度之间。
3.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为止回阀(116)沿着绕轨道运行涡旋件的轨道方向绕枢轴转动地打开。
4.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为吸入口(100)制在固定涡旋件(56)的侧壁(122)上。
5.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为止回阀(116)包括一阀瓣(132)、一个限位止挡(120)和一根枢轴(124)；阀瓣在打开位置和关闭位置之间绕枢轴转动，其形状设计为在关闭位置它能基本上覆盖和密封吸入口(100)，在打开位置，止回阀允许制冷剂从吸入口通入吸入腔，枢轴装在固定涡旋件(56)中。
6.按照权利要求5所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为枢轴(124)包括轴(128)和头(134)，阀瓣(132)有一个沿轴向延伸的套环(130)用于装入轴(128)，套环的直径略大于轴的直径，所以允许阀瓣绕轴自由在转动，固定涡旋件(56)上有一个孔(126)，用于装入轴(128)，枢轴与孔(126)压配合以构成枢轴点，因此固定涡旋件为止回阀(116)提供了一种铰接支承，枢轴头(134)位于与孔(126)相对的轴端，头(134)阻止阀瓣的轴向移动，从而避免阀瓣从轴上滑脱。
7.按照权利要求5所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为吸入口(100)穿过固定螺旋件(56)的垂直外壁(67)，外壁(67)有弯曲的内表面(122)，吸入口有一个制在此弯曲表面内侧上的孔(104)，阀瓣(132)也是弯曲的，所以在压缩机停止工作时，阀瓣绕枢轴转到关闭位置并与弯曲面接合，从而基本上覆盖和密封了吸入口，从而防止制冷剂倒流和涡旋式压缩机逆轨道旋转。
8.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为止回阀(116)包括一个矩形的弯曲阀瓣(132)，它有一个前面(118)、一个后面(119)、顶边(121)和底边(123)，前面和后面各具有至少三倍于底边或顶边的表面积，制冷剂作用在止回阀的前面和后面，从而引起止回阀绕枢轴转动。
9.按照权利要求1所述的涡旋式压缩机(20)，其特征为止回阀(116)用一组材料中之一种制成，其中包括铝、塑料和钢。
全文摘要
涡旋压缩机(20)在吸入腔内邻近吸入口(104)处设有止回阀(116)。在压缩机正常工作时，止回阀打开，允许制冷剂通入吸入腔，在那里制冷剂受到涡旋机构(38)的作用，并经排出口(106)排出。在排出口与吸入口之间存在正的压差，在压缩机停止工作时这一正压差不受阻止地引起逆涡旋转动。吸入腔内正的压力状态迫使止回阀绕枢轴转动到关闭位置，从而覆盖和基本密封了吸入口。
文档编号F16K15/06GK1140803SQ96108658
公开日1997年1月22日 申请日期1996年6月28日 优先权日1995年7月3日
发明者小H·里查德森, T·W·赫里克 申请人:特库姆塞制品公司