具有单板浮动密封件的涡旋机械的制作方法

专利名称：具有单板浮动密封件的涡旋机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于涡旋机械的轴向运动涡旋件的浮动密封件设计。更特别地， 本发明涉及一种用于涡旋机械的轴向运动非轨道运行涡旋件的独特单板浮动密封件。
背景技术：
和

发明内容
在本领域中有一种被称为“涡旋式”机械的机械被用于各类流体的移位。这种机械 可被配置成膨胀机、移位发动机、泵、压缩机等，本发明的特征可应用于任何一种上述机械。 然而，为了说明的目的，所公开的实施例是密封制冷剂压缩机的形式。一般来说，涡旋机械包括两个形状相似的螺旋形涡卷，每个涡卷安装在一个单独 的端板上，形成涡旋件。两个涡旋件相互配合在一起，其中一个涡卷相对于另一个涡卷转动 移位180°。该机械在运行时是通过一个涡旋件(“轨道运行涡旋件”)相对于另一个涡旋 件(“固定涡旋件”或“非轨道运行涡旋件”)的轨道运动，从而在相应涡卷的侧面产生移 动的线接触，以限定移动的、隔离的月牙形流体腔。螺旋形涡卷一般被构造为圆的渐开线， 而实际上在运行过程中，涡旋件之间没有相对的转动，即运动是纯粹的曲线移动(即在体 上没有任何线的转动)。流体腔将被处理的流体从涡旋机械内设有流体入口的第一区输送 到涡旋机械内设有流体出口的第二区。密封腔的容积随着其从第一区向第二区的移动而变 化。在任何瞬间至少有一对密封腔；并且当同时有几对密封腔时，每对密封腔都具有不同的 容积。在压缩机中，第二区的压力高于第一区的压力，并且第二区位于机械内的物理中心， 第一区位于机械的外周。两种类型的接触限定了在涡旋件之间形成的流体腔，存在由径向力产生的涡卷的 螺旋面或侧面之间沿轴向延伸的切线接触(“侧面密封”)，以及由轴向力产生的在每个涡 卷的平面边缘表面(“端部”)与相对的端板之间的面接触(“端部密封”)。为了得到高效 率，两种形式的接触都必须获得良好的密封。涡旋式机械设计中一个面临困难的领域涉及用于在所有运行条件下、以及在变速 机械的所有速度下，都获得端部密封的技术。传统地，这通过下面方式来实现(1)使用极 端精确且非常昂贵的加工技术，(2)配置具有螺旋形端部密封的涡卷端部，不幸的是，该涡 卷端部难于装配并且通常是不可靠的，或者(3)应用通过使用压缩工作流体使轨道运行涡 旋件或者非轨道运行涡旋件向着对置的涡旋件轴向偏压而产生的轴向回复力。首先，轴向回复力的利用需要两个涡旋件中的一个以相对于另一个涡旋件做轴向 运动的方式安装。这通过在受让人的美国专利No. 5，407，335中公开的借助多个螺钉和多 个套筒导向件将非轨道运行涡旋件固定到一个主轴承箱上来实现，该专利中公开的内容 在此引入作为参考。第二，需要在轴向运动的非轨道运行涡旋件上施加偏压力，以促使非 轨道运行涡旋件与轨道运行涡旋件接合。这可以通过在非轨道运行涡旋件与轨道运行涡 旋件相对的一侧上形成一个腔室，在腔室内设置浮动密封件，然后将加压流体送入该腔室
4来实现。加压流体源可以来自涡旋压缩机本身。这种类型的偏压系统也在上述美国专利 No. 5，407，335 中公开。浮动密封件是压力平衡的轴向柔性涡旋压缩机设计中的已知部件。浮动密封组件 起阀门的作用，促使或者防止来自压缩机排放区的高压制冷剂气体流入压缩机的吸入区。 在压缩机的正常运行状态下，阀门关闭，表面密封件防止来自排气口的气体的旁路进入吸 入区。阀门响应于压缩机内高排放与吸入压力比而打开。这种特性在系统的故障模式下是 有益的，倾向在压缩机的吸入区产生潜在破坏性的真空状态。现有技术的浮动密封件是两个金属板与两个聚合体密封件的组件。下板是带有竖 柱的铸铝部分，通过上铸铁板内的孔安装。上板具有结合到其上表面的部件，其作为表面密 封件与消音器板相结合，该两个部件无论何时都相接触。通过两块板定位两个聚合体密封 件，并将两个聚合体密封件保持在两块板之间。现有技术浮动密封件的组装过程包括将板 部件层叠在一起，然后将铝柱塑性变形，以便顶端在铁板上局部展开以形成刚性固定。本发明提供了具有改进的浮动密封件设计的技术，浮动密封件是一块单板。单板 设计保留了现有技术的功能，同时除去了组件的下板和模锻部分。另外，板的精加工被简化 成单一的装配操作，不需要在上板内钻孔的设备。在一个实施例中，浮动密封件使用U形密 封件。在另一个实施例中，浮动密封件使用L形密封件。在又一个实施例中，浮动密封件使 用翻折密封件(flip seal) 0通过下面的详细说明，本发明的适用性的其它方面将变得明显。应该理解的是， 表明本发明优选实施例的详细描述和特定例子仅仅是说明的目的，不是对本发明范围的限 制。


通过详细描述和附图，将会更加充分地理解本发明，其中图1是装有本发明浮动密封件的涡旋压缩机的垂直截面图；图2是图1所示浮动密封件的放大视图；图2A是表示了本发明另一个实施例密封件的图2中圈2A的放大视图；图3是与图2相似的视图，但表示了本发明又一个实施例的浮动密封件；图4是与图2相似的视图，但表示了本发明又一个实施例的浮动密封件；图5是与图2相似的视图，但表示了本发明又一个实施例的浮动密封件；图6是与图3相似的视图，但在浮动密封件上装有排放阀组件；图7是与图3相似的视图，但在浮动密封件上装有温度保护系统；图8是与图3相似的视图，但在浮动密封件上装有压力保护系统；图9是与图2相似的视图，但在本发明又一个实施例的浮动密封件上装有压力保 护系统；图IOA是图7和图9中所示处于关闭位置的减压阀的放大视图；图IOB是图7和图9中所示处于打开位置的减压阀的放大视图；图IlA是本发明另一个实施例的通气密封组件的平面图；以及图IlB是图IlA所示的通气密封件安装在压缩机内的放大视图。
具体实施例方式下面对优选实施例的说明仅仅是示范性质，而不是对发明、其应用或使用的限制。在图1中表示了装有本发明浮动密封配置的涡旋压缩机，用附图标记10表示。压 缩机10包括一个大致为圆柱形的密封壳体12，壳体12的上端焊接有一个盖14，其下端焊 接有一个底座16，底座16具有多个与其形成一体的安装支脚(未示出)。盖14设有制冷 剂排出装置18，制冷剂排出装置内设有普通排放阀(未示出)。其它固定在壳体上的主要 元件包括一个横向延伸的隔板22，在其周边在与盖14被焊接在壳体12上的同一点上焊接， 一个固定的主轴承箱或主轴承体24适当地固定在壳体12上，一个下部轴承箱26也具有多 个沿径向向外延伸的腿，每条腿也都适当地固定在壳体12上。一个横截面大致成方形而角 部倒圆的电动机定子28被压配在壳体12内。位于定子上倒圆的角部之间的平面构成了定 子和壳体之间的通道，使得润滑剂容易从壳体的顶部流到底部。上端具有偏心曲柄销32的驱动轴或曲轴30可旋转地以轴颈支承在主轴承箱24 内的轴承34和下部轴承箱26内的第二轴承36内。曲轴30的下端有一大直径的同心孔38 与一沿径向向外倾斜的小直径的孔40连通，该孔40从连通处向上延伸到曲轴的顶部。在 孔38内设有一个搅拌器42。内部壳体12下部装有润滑油，孔38作为泵，将润滑油泵送到 曲轴30的上方，进入到孔40内，并最终到达压缩机中需要润滑的所有部分。曲轴30由一台电动机旋转驱动，该电动机包括定子28、穿过定子28的线圈44和 压配合在曲轴30上的转子46，并分别具有上、下配重48和50。可以设置一个配重护罩52， 以降低由配重50在油槽内油中的旋转而引起的工作损耗。配重护罩52在受让人的美国专 利US5，064，356中有充分的说明，该专利的名称为“涡旋压缩机的配重护罩”，其公开的内 容在此引入作为参考。主轴承箱24的上表面设有一个平的止推轴承表面，在其上设置一个轨道运行涡 旋件54，该涡旋件在其上表面具有通常的螺旋叶片或涡卷56。一个圆柱形轮毂58从轨道运 行涡旋件54的下表面向下伸出，该轮毂内具有一轴颈轴承，轴承内可旋转地设置一个驱动 轴衬60，该轴衬具有一个内孔62，内孔内驱动设置曲柄销32。曲柄销32在一个表面上有一 平面，该平面驱动地接合一个在孔62的一部分内形成的平表面(未示出)，以提供一种径向 柔性驱动配置，如同在上述受让人的美国专利US4，877，382中示出的那样，该专利公开的 内容在此引入作为参考。在轨道运行涡旋件54和非轨道运行涡旋件66之间键入设置一个 欧氏联轴节64，以防止轨道运行涡旋件54发生旋转运动。在上述美国专利US4，877，382中 公开了优选类型的欧氏联轴节64 ；然而，可以替换使用在受让人的美国专利US5，320，506 中公开的联轴节，该专利的名称为“涡旋压缩机的欧氏联轴节”，其公开的内容在此引入作 为参考。还设置一个非轨道运行涡旋件66，其具有一个与轨道运行涡旋件54的涡卷56相 啮合的涡卷68。非轨道运行涡旋件66具有一个在中心设置的排放通道70，该通道与一个 向上开口的凹槽72连通，该凹槽与由盖14和隔板22限定的排放消音室74通过由隔板22 限定的开口流体连通。在非轨道运行涡旋件66中还形成一个环形凹槽76，在凹槽76内设 置浮动密封组件78。凹槽72和76以及浮动密封组件78—起限定一个轴向压力偏压室，该 偏压室接纳被涡卷56和68压缩的加压流体，因此将一个轴向偏压力施加到非轨道运行涡 旋件66上，从而促使涡卷56、68的顶端与相对的端板表面密封接合。
参照图1和图2，浮动密封组件78包括单金属板80、环形内部密封件82和环形外 部密封件84。金属板80最好由铸铁或者粉末金属制成，但也可以使用满足板80性能要求 的其它材料、金属或者塑料制成。板80包括与隔板22接合的向上伸出的平面密封唇86，以 将压缩机10的排放区与压缩机10的吸入区隔离。环形内部密封件82最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件82设 置在由板80形成的沟槽88内。环形内部密封件82与非轨道运行涡旋件66及板80相接 合，以将压缩机10的排放区与凹槽76内的中间加压流体隔离。环形内部密封件82具有U形横截面，U形横截面的腿之间的开口朝向压缩机10的 排放区，排放区的压力大于凹槽76内中间加压流体的压力。环形内部密封件82的这种定 位使得压力施加到环形内部密封件82的腿上，以提高其性能。环形外部密封件84最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形外部密封件84设 置在由板80形成的沟槽90内。环形外部密封件84与非轨道运行涡旋件66及板80相接 合，以将凹槽76内的中间加压流体与压缩机10的吸入区隔离。环形外部密封件84具有U 形横截面，U形横截面的腿之间的开口朝向凹槽76内的中间加压流体，凹槽内中间加压流 体的压力大于压缩机10吸入区内加压流体的压力。环形外部密封件84的这种定位使得压 力施加到环形外部密封件84的腿上，以提高其性能。因此，整个密封组件包括三处独特的密封，即内径密封92、外径密封94和顶盖密 封96。密封92将凹槽76底部内在中间压力下的流体与凹槽72内在排放压力下的流体隔 离开。密封94将凹槽76底部内在中间压力下的流体与壳体12内处于吸入压力的流体隔 离开。密封96将壳体12内处于吸入压力的流体与横过密封组件78顶部的处于排放压力 的流体隔离开。图1和2表示了固定在隔板22上的磨损环98，隔板提供了板80与磨损环 98之间的密封96。代替磨损环98，可以通过渗氮、碳氮共渗或者现有技术中已知的其它硬 化过程对隔板22的下表面进行局部硬化。选择密封96的直径，以便在正常运行状态下，即在常压比下，正的向上的密封力 施加在浮动密封组件78上。因此，当遇到超压比时，浮动密封组件78会受到来自排放压力 的向下的力，从而允许高压侧排放压力的气体直接横过浮动密封组件78的顶部泄漏到低 压侧吸入气体的区域。如果这种泄漏足够大，电动机冷却吸入气流的总损失(因泄漏的排 放气体的过高温度而加剧)将导致电动机保护器(未示出)跳闸，从而断开电动机。选择 密封96的宽度，以便作用在密封件自身(即密封唇86和磨损环98之间)的单位压力大 于正常遇到的排放压力，这样就确保了坚固的密封。现在参照图2A，表示了浮动密封组件78'。浮动密封组件78'除了用环形内部密 封件82'代替环形内部密封件82、用环形外部密封件84'代替环形外部密封件84以外，其 余与浮动密封组件78相同。 环形内部密封件82 ‘除了其横截面形状外，其余与环形内部密封件82相同。环形 内部密封件82'最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的 玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件82'设置在由板80形成 的沟槽88内。环形内部密封件82'与非轨道运行涡旋件66及板80相接合，以形成将凹槽76底部内在中间压力下的流体与凹槽72内在排放压力下的流体隔离开的密封92。环形内 部密封件82'具有V形横截面，V形横截面的腿之间的开口朝向压缩机10的排放区，排放 区的压力大于凹槽76内中间加压流体的压力。环形内部密封件82'的这种定位使得压力 施加(pressure energize)到环形内部密封件82'的腿上，以提高其性能。环形外部密封件84'除了其横截面形状外，其余与环形外部密封件84相同。环形 外部密封件84'最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的 玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形外部密封件84'与非轨道运行涡旋 件66及板80相接合，以形成将凹槽76内中间加压气体与压缩机10的吸入区隔离开的密 封94。环形外部密封件84'具有V形横截面，V形横截面的腿之间的开口朝向凹槽76内的 中间加压流体，凹槽内中间加压流体的压力大于压缩机10吸入区内加压流体的压力。环形 外部密封件84'的这种定位使得压力施加到环形外部密封件84'的腿上，以提高其性能。浮动密封组件78'的功能、运行和优点与上述浮动密封组件78相同，这里就不再 重复。参照图3，表示了本发明又一个实施例的浮动密封组件178。浮动密封组件178包 括单金属板180、环形内部密封件182和环形外部密封件184。金属板180最好由铸铁或者 粉末金属制成，但也可以使用满足金属板180性能要求的其它材料、金属或者塑料制成。金 属板180包括与隔板22接合的向上伸出的平面密封唇186，以将压缩机10的排放区与压缩 机10的吸入区隔离。环形内部密封件182最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件182设 置在由金属板180形成的沟槽188内。环形内部密封件182与非轨道运行涡旋件66及金 属板180相接合，以将压缩机10的排放区与凹槽76内的加压流体隔离开。环形内部密封 件182具有L形横截面，L形横截面的内表面朝向压缩机10的排放区，排放区的压力大于 凹槽76内中间加压流体的压力。环形内部密封件182的这种定位使得压力施加到环形内 部密封件182的腿上，以提高其性能。环形外部密封件184最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形外部密封件184设 置在由金属板180形成的沟槽190内。环形外部密封件184与非轨道运行涡旋件66及金 属板180相接合，以将凹槽76内的加压流体与压缩机10的吸入区隔离。环形外部密封件 184具有L形横截面，L形横截面的内表面朝向凹槽76内的中间加压流体，凹槽内中间加压 流体的压力大于压缩机10吸入区内加压流体的压力。环形外部密封件184的这种定位使 得压力施加到环形外部密封件184的腿上，以提高其性能。因此，整个密封组件包括三处独特的密封，即内径密封92、外径密封94和顶盖密 封96。密封92将凹槽76底部内在中间压力下的流体与凹槽72内在排放压力下的流体隔 离开。密封94将凹槽76底部内在中间压力下的流体与壳体12内处于吸入压力的流体隔 离开。密封96将壳体12内处于吸入压力的流体与横过密封组件78顶部的处于排放压力 的流体隔离开。图3表示了固定在隔板22上的磨损环98，隔板提供了板180与磨损环98 之间的密封96。代替磨损环98，可以通过渗氮、碳氮共渗或者现有技术中已知的其它硬化 过程对隔板22的下表面进行局部硬化。
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选择密封96的直径，以便在正常运行状态下，即在正常压差下，正的向上的密封 力施加在浮动密封组件178上。因此，当遇到过大压差时，浮动密封组件178会受到来自排 放压力的向下的力，从而允许高压侧排放压力的气体直接横过浮动密封组件178的顶部泄 漏到低压侧吸入气体的区域。如果这种泄漏足够大，电动机冷却吸入气流的总损失(因泄 漏的排放气体的过高温度而加剧)将导致电动机保护器(未示出)跳闸，从而断开电动机。 选择密封96的宽度，以便作用在密封件自身(即密封唇186和磨损环98之间)的单位压 力大于正常遇到的排放压力，这样就确保了坚固的密封。参照图4，表示了本发明又一个实施例的浮动密封组件278。浮动密封组件278包 括单金属板280、环形内部密封件282和环形外部密封件284。金属板280最好由铸铁或者 粉末金属制成，但也可以使用满足金属板280性能要求的其它材料、金属或者塑料制成。金 属板280包括与隔板22接合的向上伸出的平面密封唇286，以将压缩机10的排放区与压缩 机10的吸入区隔离。环形内部密封件282最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件282设 置在由金属板280形成的沟槽288内。环形内部密封件282与非轨道运行涡旋件66及金 属板280相接合，以将压缩机10的排放区与凹槽76内的加压流体隔离。环形内部密封件 282具有L形横截面，在安装时L形横截面的内表面朝向压缩机10的排放区，排放区的压力 大于凹槽76内中间加压流体的压力。环形内部密封件282的这种定位使得压力施加到环 形内部密封件282的腿上，以提高其性能。环形外部密封件284最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形外部密封件284设 置在由金属板280形成的沟槽290内。环形外部密封件284与非轨道运行涡旋件66及金 属板280相接合，以将凹槽76内的加压流体与压缩机10的吸入区隔离。环形外部密封件 284具有L形横截面，在安装时L形横截面的内表面朝向凹槽76内的中间加压流体，凹槽内 中间加压流体的压力大于压缩机10吸入区内加压流体的压力。环形外部密封件284的这 种定位使得压力施加到环形外部密封件284的腿上，以提高其性能。因此，整个密封组件包括三处独特的密封，即内径密封92、外径密封94和顶盖密 封96。密封92将凹槽76底部内在中间压力下的流体与凹槽72内在排放压力下的流体隔 离开。密封94将凹槽76底部内在中间压力下的流体与壳体12内处于吸入压力的流体隔 离开。密封96将壳体12内处于吸入压力的流体与横过密封组件78顶部的处于排放压力 的流体隔离开。图4表示了固定在隔板22上的磨损环98，隔板提供了金属板280与磨损环 98之间的密封96。代替磨损环98，可以通过渗氮、碳氮共渗或者现有技术中已知的其它硬 化过程对隔板22的下表面进行局部硬化。选择密封96的直径，以便在正常运行状态下，即在正常压差下，正的向上的密封 力施加在浮动密封组件278上。因此，当遇到过大压差时，浮动密封组件278将受到来自排 放压力的向下的力，从而允许高压侧排放压力的气体直接横过浮动密封组件278的顶部泄 漏到低压侧吸入气体的区域。如果这种泄漏足够大，电动机冷却吸入气流的总损失(因泄 漏的排放气体的过高温度而加剧)将导致电动机保护器(未示出)跳闸，从而断开电动机。 选择密封96的宽度，以便作用在密封件自身(即密封唇286和磨损环98之间)的单位压力大于正常遇到的排放压力，这样确保了坚固的密封。参照图5，表示了本发明又一个实施例的浮动密封组件378。浮动密封组件378包 括单金属板380、环形内部密封件382和环形外部密封件384。金属板380最好由铸铁或者 粉末金属制成，但也可以使用满足板380性能要求的其它材料、金属或者塑料制成。板380 包括与隔板22接合的向上伸出的平面密封唇386，以限制金属板380的运动。环形内部密封件382最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件382设 置在由板380形成的沟槽388内。环形内部密封件382与非轨道运行涡旋件66及板380 相接合，以将压缩机10的排放区与凹槽76内的加压流体隔离。环形内部密封件382具有 L形横截面，L形横截面的内表面朝向压缩机10的排放区，排放区的压力大于凹槽76内中 间加压流体的压力。环形内部密封件382的这种定位使得压力施加到环形内部密封件382 的腿上，以提高其性能。环形外部密封件384最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形外部密封件384设 置在由板380形成的沟槽390内。环形外部密封件384与非轨道运行涡旋件66及板380 相接合，以将凹槽76内的加压流体与压缩机10的吸入区隔离。环形外部密封件384具有 L形横截面，L形横截面的内表面朝向凹槽76内的中间加压流体，凹槽内中间加压流体的压 力大于压缩机10吸入区内加压流体的压力。环形外部密封件384的这种定位使得压力施 加到环形外部密封件384的腿上，以提高其性能。浮动密封组件378还包括环形密封件392。环形密封件392最好由聚合体，例如填 充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚 合体制成。环形密封件392设置在由板380形成的沟槽394内。环形密封件392与隔板22 及板380相接合，以将压缩机10的排放区与压缩机10的吸入区隔离。环形密封件392具 有L形横截面，L形横截面的内表面朝向压缩机10的排放区，排放区的压力大于压缩机10 吸入区内加压流体的压力。环形密封件392的这种定位使得压力施加到环形密封件392的 腿上，以提高其性能。因此，整个密封组件包括三处独特的密封，即内径密封92、外径密封94和顶盖密 封96。密封92将凹槽76底部内在中间压力下的流体与凹槽72内在排放压力下的流体隔 离开。密封94将凹槽76底部内在中间压力下的流体与壳体12内处于吸入压力的流体隔 离开。密封96将凹槽72内在排放压力下的流体与壳体12内处于吸入压力的流体隔离开。 图5没有表示磨损环98。由于环形密封件392提供了顶盖密封96，因此不需要磨损环92 和/或隔板22的局部硬化。现在参照图6，所示的浮动密封组件178上装有排放阀组件400。虽然所示的排放 阀组件400与浮动密封组件178结合，但如果希望，将排放阀组件400与浮动密封组件78、 278和378组装在一起也落入本发明的范围内。排放阀组件400设置在平面密封唇186的内部周边内。排放阀组件400包括限定 多个孔432的排放阀座430，多个孔允许来自凹槽72的压缩气体流入到排放消音室74内。 一个蘑菇形阀保持件434通过螺纹连接或者现有技术已知的任何其它手段固定到位于阀 座430内的中心孔436上。在阀座430与阀保持件434之间配置环形阀盘438。阀盘438
10的直径足够大，以至于当阀盘438位于阀座430上时阀盘能够覆盖多个孔432。选择阀保持 件434与阀盘438相接触的上部的直径，使其小于阀盘438的直径，并且希望其与阀盘438 的直径成比例，以便在压缩机10的运行过程中控制作用在阀上的力。选择阀保持件434上 部的直径为阀盘438直径的50%至100%之间。在优选实施例中，选择阀保持件434上部 的直径近似为阀盘438直径的95 %。在压缩机10的运行过程中，不希望阀盘438在流量脉动下变成动态的，流量脉动 在例如高压力比的极端运行条件下发生。阀盘438与阀保持件434之间适当的接触面积以 及已知的“静摩擦”现象会防止阀盘438变成动态的。静摩擦是由阀盘438与阀保持件434 之间润滑油的表面张力产生的、暂时并与时间相关的阈盘438附着在阀保持件434上的附着力。阀保持件434具有一个中心通孔440，当阀盘438关闭孔432时，通孔的尺寸允许 适当量的排放气体通过阀保持件434。通过阀保持件434的气流限制了在压缩机10动力 推动的反转过程中产生的真空度。这种动力推动的反转会由于一种三相错误接线状态而发 生，或者由于各种状况而发生，例如在排放压力增加到使驱动电动机停转的点的位置处，冷 凝器风扇被阻滞。如果所选择的孔440的直径太小，在反转运行过程中就会产生超真空。如 果所选择的孔440的直径太大，停机时压缩机10的反转就不会被充分地阻止。在压缩机10的正常运行过程中，阀盘438维持在打开位置，如图6所示，来自开口 的凹槽72的加压冷却剂通过多个孔432，进入到排放消音室74。当有意地为了满足要求或 者无意地因供电中断而使压缩机10停机时，来自排放消音室74的压缩制冷剂具有大的回 流倾向，并且由涡卷56和68限定的加压室内更少的气体影响轨道运行涡旋件54的反向轨 道运行。由于上述静摩擦，阀盘438初始保持在打开位置。当压缩机10被停机时，由于压 缩制冷剂的初始反向流动而产生的力，以及在对更小尺寸的特殊设计中，那些由于重力而 产生的力会最终克服暂时并与时间相关的“静摩擦”附着力，阀盘438将落到阀座430上，进 而关闭多个孔432，并使除了被允许流过孔440以外的压缩制冷剂停止流出排放消音室74。 通过孔440的受限流不足以防止浮动密封组件178下落，这样就能够破坏密封96，允许处于 排放压力的制冷剂流到压缩机10的吸入压力区，以使两个压力相等并使轨道运行涡旋件 54的反向转动停止。这样，包括阀座430、阀保持件434和阀盘438的浮动密封组件178限制了在停机 后被允许回流通过压缩机10的压缩制冷剂的量。这种对制冷剂回流的限制能够控制停机 噪音，而不会对压缩机10的性能产生负面影响。这样就以简单而低廉的方式实现了对停机 噪音的控制。在动力推动的反转过程中，孔440允许足够的制冷剂回流以限制产生任何真空， 这样就提供了足够体积的制冷剂来保护涡旋件54和66，直到电动机保护器跳间而使压缩 机10停机。现在参照图7，表示了装配有温度保护系统500和压力保护系统700的浮动密封组 件178。虽然所示的温度保护系统500与浮动密封组件178结合，但如果希望，将温度保护 系统500组装到浮动密封组件78、278和378也落入本发明的范围之内。温度保护系统500包括位于板180内的圆形阀腔506。腔506的底部与圆形横截 面的轴向通道510连通，轴向通道510与径向通道512连通。通道512的径向外部出口端与壳体12内的吸气区连通。通道510与腔506的平面底部的相交处限定了一个圆形阀座， 阀座内通常设置双金属阀514的球形中心阀体部分，阀514为圆的、略球形、相对薄、似碟子 的双金属阀，其在球形阀体部分的径向外表面上具有多个通孔。通过一个杯形保持件520将阀514保持在适当位置处，保持件520具有一个开口 的中心部分和一个径向向外伸出的凸缘522。在将阀514安装在适当位置之后，将保持环 520推到板180上形成的圆柱形表面524上以保持阀514的组件。温度保护系统500被邻近排气凹槽72设置，以充分暴露在排气温度下，并且非常 靠近从涡卷56和68中排出的位置。检测排气温度的位置越接近在最后的涡旋压缩筒内排 出的实际排气温度，响应于排气温度就越精确地控制机器。使用常规的标准来选择双金属 阀514的材料，以便当排气达到预定温度时，阀514会“迅速咬合”到打开位置，在该位置阀 略微向上拱起，其外部边缘与腔506的底部接合，其中心阀体部分向上提升离开阀座。在该 位置，高压排气能够通过阀514内的孔、通道510和512，泄漏到壳体12中处于吸入压力的 内部。这种泄漏导致排气再循环，从而减少了冷吸入气体的流入量，进而导致电动机失去了 冷却流体流，即相对冷的吸入气体的输入流。电动机保护器(未示出)由于相对热的排气 的存在以及冷却气体流的减少而加热。电动机保护器最终跳闸，从而使压缩机10停机。当 温度保护系统500被关闭时，来自凹槽72的排气流过一个或多个孔532，通过隔板22，进入 到排气消音室74。下面参照图9、IOA和IOB描述的压力保护系统700能够与浮动密封组件 378组装在一起，如图7所示。现在参照图8，所示的浮动密封组件178与压力保护系统600组装在一起。虽然所 示的压力保护系统600与浮动密封组件178结合，但是如果希望，将压力保护系统600与浮 动密封组件78、278和378组装在一起也落入本发明的范围之内。压力保护系统600包括设置在板180内的阀腔606。腔606的底部与圆形横截面 的轴向通道610连通，通道610与径向通道612连通。通道612的径向外端与壳体12内的 吸气区连通。通过螺纹或者现有技术已知的其它手段将压力感应阀614压配到腔606内。压力 感应阀614包括限定阶梯形流体通道618的外壳616、球620、内壳622、偏压件624和弹簧 座626。外壳616固定在腔606内，以便阶梯形流体通道618与排气消音室74和轴向通道 610连通。球620设置在阶梯形流体通道618内，在正常状态下，球620与由阶梯形流体通 道618限定的阀座接合，内壳622设置在球620的下面，偏压件624设置在内壳622的下 面，弹簧座626设置在偏压件624的下面。在压缩机10的正常运行状态下，偏压件624将 内壳622向着球620偏压，将球620向着由阶梯形流体通道618限定的阀座偏压以靠近阶 梯形流体通道618。来自凹槽72的排气流过一个或多个孔632，通过隔板22，流入到排气消 音室74。当排气消音室74内的流体压力超过预定值时，作用在球620上的流体压力会克服 偏压件624的偏压力，球620将离开由阶梯形流体通道618限定的阀座。在该位置，高压排 气会通过阶梯形流体通道618，并通过通道610和612，进入壳体12中处于吸入压力的内 部。这种泄漏导致排气再循环，从而减少了冷吸入气体的流入量，进而导致电动机失去了它 的冷却流体流，即相对冷的吸入气体的输入流。电动机保护器(未示出)由于相对热的排 气的存在以及冷却气体流的减少而加热。电动机保护器最终跳间，从而使压缩机10停机。
现在参照图9、IOA和10B，所示的浮动密封组件78与压力保护系统700组装在一 起。虽然所示的压力保护系统700与浮动密封组件78结合，但是如果希望，将压力保护系 统700与浮动密封组件178、278和378组装在一起也落入本发明的范围之内。压力保护系统700包括流体通道704以及设置在板80内的阀腔706。流体通道 704在凹槽76和阀腔706之间延伸。阀腔706的一端在壳体12内与压缩机10的吸入区连 通。阀腔706的另一端与凹槽72内处于排放压力的气体连通。通过螺纹或者现有技术已知的其它手段将压力感应阀714压配到腔706内。压力 感应阀714包括限定阶梯形流体通道718的外壳716、球720、内壳722、偏压件724和弹簧 座726。外壳716固定在腔706内，以便阶梯形流体通道718的一端与凹槽72连通，相对的 另一端与壳体12内处于吸入压力的气体连通。径向通道728在凹槽76和阶梯形流体通道 718之间延伸。球720在阶梯形流体通道718内邻近阀座设置，在正常运行状态下，球720 与阀座接合以靠近阶梯形流体通道718。内壳722邻近球720设置，内壳限定了一个径向通 道730，其功能在下面描述。偏压件724邻近内壳722设置，弹簧座726邻近偏压件724设 置。如图IOA所示，在压缩机10的正常运行状态下，偏压件724将内壳722向着球720偏 压，将球720向着由阶梯形流体通道718限定的阀座偏压。在该位置，径向通道730与径向 通道728不成一直线，从而阻止来自凹槽76的流体进入压缩机10的吸入区。当凹槽72内的流体压力超过预定值时，作用在球720上的流体压力将克服偏压 件724的偏压力，与内壳722 —起的球720移动到图IOB所示的位置。在该位置，径向通道 730与径向通道728成一直线，凹槽76内的中间加压气体将进入壳体12内的压缩机10的 吸入区。凹槽76内中间加压气体的损失会导致浮动密封组件78下降，这样就破坏了板80 与磨损环98之间的密封96，允许排气泄漏到吸入口。另外，促使非轨道运行涡旋件66与 轨道运行涡旋件54接合的偏压力将减小，在压缩机10的排放区和吸入区之间横过涡卷56 和68的顶部产生流体泄漏。这种从排放区向吸入区的泄漏导致排气再循环，从而减少了冷 吸入气体的流入量，进而导致电动机失去了它的冷却流体流，即相对冷的吸入气体的输入 流。电动机保护器(未示出)由于相对热的排气的存在以及冷却气体流的减少而加热。电 动机保护器最终跳间，从而使压缩机10停机。现在参照图IlA和11B，表示了本发明又一个实施例的环形内部密封件82"。图 IlA表示了环形内部密封件82"的成形状态，图IlB表示了环形内部密封件82"的组装状 态。环形内部密封件82"直接替换图1和2所示的环形内部密封件82，这样，包括对环形 密封件82的论述的图1和2的描述也适用于环形内部密封件82"。环形内部密封件82"最好由聚合体，例如填充聚四氟乙烯(PTFE)或者特氟隆 (Teflon )的玻璃制成，但也可以使用任何合适的聚合体制成。环形内部密封件82"设 置在由板80形成的沟槽88内。环形内部密封件82"与非轨道运行涡旋件66及板80相接 合，以将压缩机10的排放区与凹槽76内的中间加压流体隔离。当组装时，环形内部密封件82 “具有U形横截面，U形横截面的腿之间的开口朝向 压缩机10的排放区，在压缩机10的正常运行状态下，排放区的压力大于凹槽76内中间加 压流体的压力。环形内部密封件82"的这种定位促使环形内部密封件82"的腿以及环形 内部密封件82"与沟槽88的下表面88"相接触，以提高其性能。如图IlB所示，环形内部密封件82〃限定了多个凹口 84〃，凹口 84〃贯穿与金属
13板80相接触的腿的端部。凹口 84"用于通风，以在压缩机10的注满启动(flooded start) 过程中降低凹槽76内的流体压力。在压缩机10的注满启动过程中，凹槽76容纳液态制冷剂。由于压缩机10具有内 在的径向柔性，从而压缩机10具有注满启动的能力。在压缩机10的注满启动过程中，凹 槽76内的液态制冷剂闪蒸，在凹槽76内产生流体压力，该流体压力大于排放消音室74内 的流体压力。如图IlB所示，这种增加的压力会将环形内部密封件82"从下表面88"上举 起。凹口 84"帮助产生由箭头90"所示的流动路径，该路径将过量的加压流体排放到排放 消音室74。当排放消音室74内的流体压力超过凹槽76内的流体压力时，环形内部密封件 82"将再次被加荷到下表面88"上。在压缩机10的正常运行过程中，这种额外的密封点 与环形内部密封件82"的腿的功能结合在一起，将会使由凹口 84"通过环形内部密封件 82"作用在密封上而产生的任何影响最小化。虽然图示了凹口 84"，并且相对于环形内部密封件82"对其进行了描述，但是如 果希望，将凹口 84〃配置到环形内部密封件82'、环形内部密封件182、环形内部密封件 282或者环形内部密封件382上也落入本发明的范围之内。本发明的说明实际上仅仅是示范，因而，不脱离本发明要旨的变化落在本发明的 范围内。这样的变化不被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
一种压缩机，包括壳体，其包含在吸入压力下操作的吸入压力区和与在排放压力下操作的排放压力区连通的第一排放通道；压缩机构，其被支撑在所述壳体内并包括彼此互相啮合的第一和第二涡旋件以形成一系列压缩凹窝，所述第一涡旋件包括与所述第一排放通道连通的第二排放通道；和密封组件，其密封地接合所述壳体和所述压缩机构，所述压缩机构在所述第一和第二排放通道之间提供密封的连通，所述密封组件和所述压缩机构限定一与所述压缩凹窝之一连通的腔室，所述密封组件包括与所述压缩机构接合的密封件并包括在其中具有开口的腿，所述腿在第一位置中将所述腔室与所述排放压力区隔开，并且所述腿在不同于第一位置的第二位置中通过所述开口提供所述腔室和所述排放压力区之间的连通。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述开口包括所述腿的末端中的凹口。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述第一涡旋件可相对于所述第二涡旋 件沿轴向移动。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述腔室内的流体压力大于所 述排放压力区内的流体压力时从所述第一位置移动到所述第二位置。
5.如权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述腔室 内的流体压力从所述第一位置移动到所述第二位置。
6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述腔室内的流体压力小于所 述排放压力区内的流体压力的压缩操作期间被保持在所述第一位置中。
7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述排放 压力区内的流体压力被保持在所述第一位置中。
8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述开口在所述腿位于所述第一和第二 位置时与所述排放压力区连通。
9.一种压缩机，包括壳体，其包含在吸入压力下操作的吸入压力区和与在排放压力下操作的排放压力区连 通的第一排放通道；压缩机构，其被支撑在所述壳体内并包括彼此互相啮合的第一和第二涡旋件以形成一 系列压缩凹窝，所述第一涡旋件包括与所述第一排放通道连通的第二排放通道；和密封组件，其密封地接合所述壳体和所述压缩机构，所述压缩机构在所述第一和第二 排放通道之间提供密封的连通，所述密封组件和所述压缩机构限定一与所述压缩凹窝之一 连通的腔室，所述密封组件包括与所述压缩机构接合的密封件并包括在其第一末端中具有 凹口的腿，所述凹口在所述腿处于第一位置时与所述排放压力区连通并与所述腔室隔开， 所述腿可移动到第二位置，在所述第二位置所述凹口与所述排放压力区和所述腔室连通。
10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述第一涡旋件可相对于所述第二涡旋 件沿轴向移动。
11.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述腔室内的流体压力大于所 述排放压力区内的流体压力时从所述第一位置移动到所述第二位置。
12.如权利要求11所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述腔 室内的流体压力从所述第一位置移动到所述第二位置。
13.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述腔室内的流体压力小于所 述排放压力区内的流体压力的压缩操作期间被保持在所述第一位置中。
14.如权利要求13所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述排 放压力区内的流体压力被保持在所述第一位置中。
15.一种压缩机，包括壳体，其包含在第一压力下操作的第一压力区和与在排放压力下操作的排放压力区连 通的第一排放通道；压缩机构，其被支撑在所述壳体内并包括彼此互相啮合的非轨道运行和轨道运行的涡 旋件以形成一系列压缩凹窝，所述非轨道运行涡旋件包括与所述第一排放通道连通的第二 排放通道；和密封组件，其密封地接合所述壳体和所述非轨道运行的涡旋件，所述非轨道运行的涡 旋件在所述第一和第二排放通道之间提供密封的连通，所述密封组件包括与所述非轨道运 行的涡旋件接合的密封件并包括在其中具有开口的腿，所述腿在第一位置时提供所述第一 和第二排放通道之间的密封连通，并且所述腿在不同于所述第一位置的第二位置时通过所 述开口提供所述第一压力区和所述排放压力区之间的连通。
16.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述开口包括所述腿的末端中的凹口。
17.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述非轨道运行的涡旋件可相对于所 述轨道运行的涡旋件沿轴向移动。
18.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述第一压力区内的流体压 力大于所述排放压力区内的流体压力时从所述第一位置移动到所述第二位置。
19.如权利要求18所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述第 一压力区域内的流体压力从所述第一位置移动到所述第二位置。
20.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述腿在所述第一压力区内的流体压 力小于所述排放压力区内的流体压力的压缩操作期间被保持在所述第一位置。
21.如权利要求20所述的压缩机，其特征在于，所述腿通过作用在所述腿上的所述排 放压力区内的流体压力被保持在所述第一位置。
22.如权利要求15所述的压缩机，其特征在于，所述开口在所述腿处于所述第一和第 二位置时与所述排放压力区连通。
全文摘要
一种利用浮动密封件来隔离加压流体以提供轴向偏压的涡旋机械。浮动密封件被设计成具有内部和外部环形密封件的单片板。内部和外部环形密封件可以是U形、V形或者L形，每种形状都被定位成能够提供密封的压力动作。另外的实施例给浮动密封件增加了排放阀、高温保护系统或者高压保护系统。
文档编号F04C29/00GK101915239SQ20101022458
公开日2010年12月15日 申请日期2006年3月6日 优先权日2005年3月4日
发明者C·斯托弗, J·D·普伦格, W·T·格拉斯鲍, 朱汉青, 苏晓耕 申请人:艾默生环境优化技术有限公司