一种涡旋压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种涡旋压缩机。

背景技术：

涡旋压缩机具有结构简单、体积小、质量轻、噪声低、机械效率高且运转平稳等优点。但是对于动涡盘不浮动的涡旋压缩机，在正常工作时，其动涡盘被压缩腔内的气体压力压紧在上支架支承面上，动涡盘围绕曲轴中心以固定的半径做平动运动时，动涡盘的背面与上支架的支承面之间将产生摩擦，摩擦会产生高温，高温则会降低润滑油的粘度，即降低了润滑效果。随着时间的推移，动涡盘与上支架之间的接触面将会磨损，该接触面处的摩擦功耗逐渐增大，轻则导致压缩机的能效降低，重则随着二者磨损的加剧，引发压缩机其他零部件的破坏，从而影响压缩机的可靠性。

现有技术中，为了解决涡旋压缩机动涡盘与上支架磨损的问题，通常做法是在上支架的支承面上开设油槽，以提高动涡盘与上支架之间的润滑性，由此减轻磨损，然而，由于动涡盘与上支架之间的压力较大，二者之间的摩擦功耗仍然居高不下。

技术实现要素：

基于上述现状，本发明的主要目的在于提供一种涡旋压缩机，能够有效减小动涡盘与相应地动涡盘支承部件之间的轴向压力，以减小二者之间的摩擦力，减轻磨损，提高压缩机的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种涡旋压缩机，包括静涡盘和动涡盘，所述静涡盘和所述动涡盘互相啮合以形成压缩腔，所述动涡盘的背面支承在动涡盘支承部件上，所述动涡盘与所述动涡盘支承部件之间设置有十字滑环，其中，所述动涡盘与所述动涡盘支承部件之间在所述十字滑环的径向内侧设置有背压腔，所述背压腔内有压力流体，并且所述压力流体对所述动涡盘产生的推力不使所述动涡盘产生轴向浮动。

优选地，所述背压腔内的压力流体为所述涡旋压缩机压缩产生的高压气体。

优选地，所述背压腔与所述涡旋压缩机的排气腔或压缩腔连通。

优选地，所述背压腔包括设置在所述动涡盘的背面和/或所述动涡盘支承部件的支承面上的腔体。

优选地，所述动涡盘支承部件包括支承板，所述腔体设置在所述支承板的支承面上；

和/或，所述腔体为环形凹腔。

优选地，在所述腔体的径向内侧和径向外侧设置有密封件。

优选地，在所述支承板的支承面上设有环形凹槽，所述密封件设置于所述环形凹槽内。

优选地，所述环形凹槽的底部设置有弹簧，用于推压所述密封件。

优选地，所述支承板中设有第一内部通道，所述第一内部通道的第一端口设置在所述腔体中，第二端口设置在所述支承板的外侧壁上。

优选地，所述第一内部通道包括互相连通的径向通道和轴向通道，其中，所述第一端口为所述轴向通道的端口，所述第二端口为所述径向通道的端口。

优选地，还包括连接管组件，所述连接管组件设置在所述涡旋压缩机的壳体外部或内部，用于将所述涡旋压缩机压缩产生的高压气体引入所述第一内部通道中。

优选地，所述涡旋压缩机具有突出于壳体外的排气管，所述连接管组件的第一端与所述排气管相连通，第二端穿过所述涡旋压缩机的壳体并与所述第一内部通道相连通；

或者，所述涡旋压缩机内部设有分隔板，用于限定排气腔，所述连接管组件的第一端经所述分隔板与所述排气腔相通，第二端与所述第一内部通道相连通；

或者，所述静涡盘中设有第二内部通道，所述第二内部通道的第一端口设置在所述压缩腔中，第二端口设置在所述静涡盘的外侧壁上，所述连接管组件的第一端与所述第二内部通道的第二端口相连接，第二端与所述第一内部通道相连通。

优选地，当所述连接管组件的第一端与所述第二内部通道的第二端口相连接时，所述支承板上安装有第一转接件，所述连接管组件的第二端沿所述涡旋压缩机的轴向插入所述第一转接件中，经所述第一转接件的内部通道与所述第一内部通道相连通。

优选地，所述动涡盘中设有第三内部通道，所述第三内部通道的第一端口设置在所述背压腔中，第二端口设置在所述压缩腔中。

优选地，所述背压腔的轴向投影面积小于所有压缩腔的轴向投影面积之和。

本发明的涡旋压缩机中，能够借助于背压腔中的压力流体产生作用于动涡盘背面的推力，即向上的轴向力，从而可至少部分地抵消动涡盘所承受的来自静涡盘和压缩腔内高压气体的作用力，由此可降低动涡盘与动涡盘支承部件之间的相互作用力，减轻二者之间的摩擦磨损，减小摩擦功耗，同时，由于压力流体的推力不使动涡盘产生轴向浮动，因此可提高压缩机的可靠性。

在本发明的涡旋压缩机的优选方案中，能够将压缩机产生的高压气体直接引入背压腔中，从而简化压缩机的结构，并使得背压腔所产生的轴向力大小可控。

附图说明

以下将参照附图对根据本发明的涡旋压缩机的优选实施方式进行描述。图中：

图1为根据本发明的一种优选实施方式的涡旋压缩机的整体结构示意图；

图2为图1的涡旋压缩机的局部放大示意图；

图3为图1的涡旋压缩机中的支承板的结构示意图；

图4为图1的涡旋压缩机中的连接管组件的结构示意图；

图5为图1的涡旋压缩机中的动涡盘支承部件的分解示意图；

图6为根据本发明的另一种优选实施方式的涡旋压缩机的局部放大示意图；

图7为图6的涡旋压缩机中的支承板的结构示意图；

图8为图6的涡旋压缩机中的第一转接件的结构示意图；

图9为图6的涡旋压缩机中的连接管组件的结构示意图。

主要附图标记说明：1、上盖；2、分隔板；3、上壳体；4、十字滑环；5、支承板；6、上支架；7、电机；8、电机固定架；9、下壳体；10、下支承环；11、下盖；12、下支架；13、下轴承；14、曲轴；15、转子；16、偏心套；17、动涡盘；18、静涡盘；19、密封盖；20、排气管；21、止回阀。

具体实施方式

在开始详细描述本发明的涡旋压缩机的主要特征之前，先结合图1说明该涡旋压缩机的一般特性。

如图1所示，涡旋压缩机主要包括电机7、上支架6、下支架12、静涡盘18、动涡盘17、十字滑环4、曲轴14等。电机7通过电机固定架8固定在下壳体9上，上支架6通过过盈配合和轴向止推结构固定在下壳体9上。动涡盘17和静涡盘18相位角相差180度对置，并将动涡盘17安装在上支架6上，并由支承板5进行支承，支承板5安装在上支架6上，并通过螺钉固定在上支架6上，上支架6和支承板5二者共同承受来自动涡盘17的轴向力，因而二者共同构成动涡盘支承部件。动涡盘17在曲轴14的驱动下运动，与静涡盘18啮合形成一系列相互隔离且容积连续变化的月牙形密闭容腔，即压缩腔。密封盖19安装在静涡盘18的背面，压缩机工作过程中密封盖19可轴向浮动，其与分隔板2形成密封的排气通道。静涡盘18具有轴向柔性，即可轴向浮动，因此，在正常工作中，静涡盘18被密封盖19与静涡盘18背面形成的中压腔内的气体所产生的轴向力紧密压在动涡盘17上，动涡盘17则由于受到压缩腔内高压气体的作用以及静涡盘18的作用力而被紧密压在支承板5上。分隔板2和上盖1通过焊接固定在上壳体3上，分隔板2和上盖1共同形成高压排气腔，上壳体3与下壳体9通过焊接固定在一起。下盖11封闭下壳体9的底部。曲轴14由下支架12和上支架6共同支承，其中，下支架12的中心位置处设有下轴承13，上支架6的中心位置处设有上轴承，下支架12的上方还设有下支承环10。曲轴14穿过电机7的转子15，并与转子15固定在一起。曲轴14的上端部为曲柄段，曲柄段上套设有偏心套16。分隔板2的上侧设有止回阀21，用于防止高压排气腔的气体返回到中压腔内。上盖1上设有排气管20，排气管20突出于上盖1之外，以便于连接管路。上盖1、上壳体3、下壳体9、下盖11共同构成压缩机的壳体。

压缩机运转时，电机7驱动曲轴14旋转，曲轴14的曲柄段安装具有径向柔性的偏心套16，偏心套16带动动涡盘17运动，在十字滑环4的防自转限制下，动涡盘17围绕曲轴中心以固定的半径做平动运动。从压缩机外进入的制冷剂被吸入动涡盘17和静涡盘18形成的月牙形压缩腔内，经过压缩后由静涡盘18上的排气孔、止回阀21进入上盖1与分隔板2形成的高压排气腔内，然后经排气管20排出。

为解决背景技术部分中所提到的问题，本发明提供了一种涡旋压缩机，其通过减小动涡盘与相应的动涡盘支承部件之间的压力的方式，实现二者之间的摩擦力的减小，从而减轻磨损、降低摩擦功耗，提高压缩机的可靠性。

具体地，如图1-2、图6所示，本发明的涡旋压缩机包括静涡盘18和动涡盘17，所述静涡盘18和所述动涡盘17互相啮合以形成压缩腔，所述动涡盘17的背面支承在动涡盘支承部件(如上支架6、支承板5)上，所述动涡盘17与所述动涡盘支承部件之间设置有十字滑环4，其中，所述动涡盘17与所述动涡盘支承部件之间在所述十字滑环4的径向内侧设置有背压腔，所述背压腔内有压力流体，以用于向所述动涡盘17的背面提供轴向推力，也即，将动涡盘17朝向静涡盘18的方向推压的推力。并且其中，所述压力流体对所述动涡盘17产生的推力不使所述动涡盘17产生轴向浮动，也即，所述压力流体对所述动涡盘17产生的推力小于所述动涡盘17所承受的来自压缩腔和静涡盘18的轴向推力之和，具体地，可通过设置背压腔的尺寸和/或压力流体的压力来保证动涡盘17不产生轴向浮动。

由于背压腔中的流体具有一定的压力，因此其能够产生作用于动涡盘17背面的推力，即向上的轴向力，从而可至少部分地抵消动涡盘17所承受的来自静涡盘18和压缩腔内高压气体的作用力，由此可降低动涡盘17与动涡盘支承部件之间的相互作用力，减轻二者之间的摩擦磨损，减小摩擦功耗，同时，由于压力流体的推力不使动涡盘17产生轴向浮动，因此可明显提高压缩机的可靠性。

其中，背压腔的结构形状和设置位置没有限制，只要能保持住内部的压力流体并能够在动涡盘17的背面产生相应的轴向力即可。例如，可以设置专门的压力流体供应系统，例如泵，用于向背压腔中提供压力流体。例如，压力流体可以是压缩机内部的润滑油等。

并且，背压腔内的压力流体的性质、种类和来源也没有限制，只要能产生合适的轴向力即可。

然而，考虑到压缩机本身能够提供高压气体，因此，优选地，所述背压腔内的压力流体为所述涡旋压缩机压缩产生的高压气体。也即，通过将压缩机工作产生的高压气体回馈到背压腔中，从而既能够提供压力稳定的流体，同时又无需专门控制压力流体的产生和停止，只要压缩机正常工作，高压气体就能够随着动涡盘17的运动同步地供应到背压腔中，从而有效防止动涡盘17及其支承部件的摩擦磨损。显然，本实施方式可以简化压缩机的结构和控制方式，免除额外的压力流体供应系统，并使得背压腔所产生的轴向力大小更加可控。

为了方便地将压缩机产生的高压气体引入背压腔中，优选地，所述背压腔与所述涡旋压缩机的排气腔或压缩腔连通，因此，背压腔能够方便地保持与排气腔或压缩腔压力一致。

优选地，所述背压腔包括设置在所述动涡盘17的背面和/或所述动涡盘支承部件的支承面上的腔体。例如，该腔体既可以单独设置在动涡盘17的背面上(未示出的实施例)，也可以单独设置在动涡盘支承部件的支承面上(后面会详细描述)，或者同时设置在他们两者上，不同的设置方式对于实现背压腔的功能没有影响。

优选地，如图2和图6所示，所述动涡盘支承部件包括支承板5，其例如固定安装在上支架6上，所述腔体设置在所述支承板5的支承面上。由于支承板5的支承面是与动涡盘17的背面直接接触的表面，因此，通过在该支承面上设置腔体，可以方便地形成该背压腔。

优选地，如图3和图7所示，支承板5的支承面上的所述腔体为环形凹腔5a。将腔体设置成环形凹腔的好处包括：便于加工成型、内部流体压力的一致性高、对于动涡盘17的轴向作用力均匀，等等。

当然，腔体设置成其他形状也是可行的，例如多段分离的凹槽，等等。

如果动涡盘17的背面也设置有腔体的话，则该腔体同样可优选采用上述的环形凹腔的形式。

优选地，在所述腔体的径向内侧和径向外侧还设置有密封件，例如密封圈26和23，如图2-3和图6-7所示。密封圈26和23分别在腔体的径向内侧和径向外侧构成密封边界，从而限定出背压腔的两个径向边界，并由此限定了背压腔的轴向投影面积，即两个密封圈26和23之间的环形区域的面积。

上述密封件可以设置支承板5和动涡盘17中的任一者上，然而，优选设置在支承板5上，这样在装配时密封件不会脱落，从而简化装配过程。为此，在所述支承板5的支承面上设有环形凹槽5f和5e，如图2-3和图6-7所示，所述密封件(即密封圈26和23)分别设置于所述环形凹槽5f和5e内。

优选地，所述环形凹槽5f和5e的底部设置有弹簧，例如波形弹簧25和24，用于推压对应的密封件，即，波形弹簧25位于密封圈26的下方，以用于向上(即朝向动涡盘17)推压密封圈26，波形弹簧24位于密封圈23的下方，用于向上(即朝向动涡盘17)推压密封圈23，具体可参见图5的实施例。

为方便地将压力流体(如压缩机产生的高压气体)引入背压腔中，优选地，所述支承板5中设有第一内部通道，具体可参见图3和图7，其中以虚线示出了第一内部通道。其中，所述第一内部通道的第一端口5g设置在所述腔体中，例如设置在环形凹腔5a的底面上，以便于将压力流体直接通入所述腔体中；第二端口5h设置在所述支承板5的外侧壁上，以便于连接相应的管路，例如后面将以介绍的连接管组件。

优选地，为便于加工成型，以及便于合理利用支承板5的结构特征，所述第一内部通道包括互相连通的径向通道5c和轴向通道5b，具体仍参见图3和图7，其中，所述第一端口5g为所述轴向通道5b的端口，所述第二端口5h为所述径向通道5c的端口。

优选地，如图2和图6所示，本发明的涡旋压缩机还包括连接管组件30或32，所述连接管组件30或32设置在所述涡旋压缩机的壳体外部或内部，用于将所述涡旋压缩机压缩产生的高压气体引入所述第一内部通道中。

首先说明连接管组件30在涡旋压缩机的壳体外部进行连接的实施方式。

如图1所示，所述涡旋压缩机具有突出于壳体外的排气管20，利用连接管组件30将排气管20与第一内部通道进行连通。为此，优选地，在图1-2所示的实施方式中，所述连接管组件30的第一端与所述排气管20相连通(例如穿过排气管20的管壁并焊接牢固)，第二端穿过所述涡旋压缩机的壳体并与所述第一内部通道相连通。这样，压缩机排气管20内的高压气体便能方便地进入第一内部通道，继而进入背压腔中。

该连接管组件30的优选结构如图4所示，包括l形管30a、直管29和接头27。其中，接头27位于连接管组件30的第二端，用于连接第一内部通道，接头27的外侧壁上安装有密封圈28，对应地，支承板5的第一内部通道的第二端口5h处设有扩孔段5d，其直径大于径向通道5c的直径，从而可以接纳接头27和密封圈28，实现径向密封，同时还能对接头27进行轴向限位。直管29连接l形管30a和接头27，直管29的外径小于接头27的外径，能够减小装配过程中向压缩机内部插入时的阻力。接头27、直管29、l形管30a通过焊接固定在一起。如图2所示，该连接管组件30穿过上壳体3的孔3a、下壳体9的孔9a、上支架6上的孔6a后，插入第一内部通道的扩孔段5d中，完成安装后，再与上壳体3、排气管20焊在一起。

接下来再说明连接管组件32在涡旋压缩机壳体内部进行连接的实施方式。

优选地，在图6所示的实施方式中，利用连接管组件32将压缩机的压缩腔与第一内部通道进行连通。为此，所述静涡盘18中设有第二内部通道，其例如包括互相连通的轴向通道18b和径向通道18a，其中，所述第二内部通道的第一端口(也即轴向通道18b的端口)设置在所述压缩腔中，第二端口(也即径向通道18a的端口)设置在所述静涡盘18的外侧壁上，所述连接管组件32的第一端与所述第二内部通道的第二端口相连接，第二端与所述第一内部通道相连通，例如连接至第一内部通道的第二端口5h。

这样，在压缩机的工作过程中，压缩腔和背压腔能够始终保持连通，二者内部的压力也能同步地保持一致，从而背压腔能够方便地产生作用于动涡盘17背面的轴向推力。

优选地，本实施方式中，如图6和图8所示，所述支承板5上安装有第一转接件31，所述第一转接件31中设有相互连通的轴向孔段31b和径向孔段31a，所述连接管组件32的第二端沿轴向插入所述第一转接件31的轴向孔段31b中，经所述第一转接件的径向孔段31a实现与所述第一内部通道相连通。连接管组件32的第二端插入轴向孔段31b中的方案，使得连接管组件32可相对于第一转接件31轴向移位，而不影响密封性。由于涡旋压缩机在工作过程中静涡盘18会产生轴向浮动，因此，本实施方式能够保证与静涡盘18固定连接在一起的连接管组件32可随着静涡盘18一起浮动，而不至于产生变形和/或应力。

其中，径向孔段31a的孔径优选与第一内部通道的径向通道5c的直径相等，并且在安装状态下径向孔段31a和径向通道5c优选同轴，轴向孔段31b的孔径大于径向孔段31a，如图8所示。

具体地，第一转接件31可以借助于凸耳31c及其上的连接孔31d安装到支承板5上。为此，如图7所示，支承板5的外侧壁上在第一内部通道的第二端口5h两侧设有螺纹连接孔5j。螺钉穿过连接孔31d拧入螺纹连接孔5j，即可完成第一转接件31的安装。

优选地，如图6和图9所示，所述连接管组件32包括沿所述涡旋压缩机的轴向延伸的纵管32a，所述连接管组件32的第二端为所述纵管32a的末端。为实现连接管组件32的第二端的密封连接，如图9所示，该第二端也设置有接头27，并在接头27的外侧壁上设置密封圈28，其中，接头27的外径大于纵管32a的外径。

优选地，如图6和图9所示，所述连接管组件32的第一端还包括第二转接件33，第二转接件33具有内孔33a，第二转接件33优选通过凸耳和螺钉实现与静涡盘18的连接，在连接状态下，通过内孔33a保证连接管组件32与静涡盘18的第二内部通道相通。

另外，如图1所示，所述涡旋压缩机内部设有分隔板2，用于限定排气腔。在未示出的实施方式中，所述连接管组件的第一端可以经所述分隔板2与所述排气腔相通(例如穿过所述分隔板2)，第二端与所述第一内部通道相连通，也能将压缩机产生的高压气体顺利引入背压腔中。其中，该连接管组件的第二端的连接结构，既可以采用图2的实施方式的结构(即，将接头27插入第一内部通道的扩孔段5d中)，也可以采用图6的实施方式的结构(即，将接头插入第一转接件31的轴向孔段31b中)。而该连接管组件的第一端的连接结构，则可以采用焊接或者螺纹连接等结构形式，将其与分隔板2进行固定连接和密封。

优选地，在未示出的实施方式中，所述动涡盘17中可以设有第三内部通道，所述第三内部通道的第一端口设置在所述背压腔中，第二端口设置在所述压缩腔中。这样，不需要设置任何连接管，也能将压缩腔与背压腔进行连通，从而将压缩腔内的气体引入背压腔中。

本发明的涡旋压缩机工作时，在一个实施方式中，从排气管20引出的高压气体顺次通过l形管30a→直管29→接头27→径向通道5c→轴向通道5b进入背压腔内，或者，在另一个实施方式中，从压缩腔中引出的高压气体顺次通过轴向通道18b→径向通道18a→第二转接件33→纵管32→接头27→第一转接件31→径向通道5c→轴向通道5b进入背压腔内。或者，在另外的实施方式中，排气腔中的高压气体或者压缩腔中的高压气体还可以经其他的路径进入背压腔内。

根据计算公式f＝p·s，其中，p为背压腔内气体压力，s为背压腔的轴向投影面积，可得到背压腔对动涡盘17背面产生的轴向力f的大小，因此，在气体压力已知的情况下，通过设置面积s，即可获得所需的轴向力f的大小。

综上，本发明的涡旋压缩机能够有效地降低动涡盘17与其支承部件(上支架、支承板5等)之间的轴向相互作用力，从而减轻二者之间的摩擦，减小摩擦功耗，提高了压缩机的可靠性。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。