压缩机构的制作方法

1.本公开涉及涡旋压缩机技术领域，更具体地，涉及具有可变容积比功能的涡旋压缩机的压缩机构。


背景技术：

2.本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
3.压缩机可能应用于例如空调系统、冷库系统等需要不同压力的应用系统中，因此可能出现压缩腔的排出压力(压缩腔中的最大压力)大于特定的应用系统所需压力的情况，即出现了过压缩的情况。在过压缩的情况下，被压缩到排出压力的流体在排出压缩腔后会降低到应用系统所需的压力，因此，压缩机做了不必要的功，这将减小压缩机的效率。
4.为了减小或防止工作流体的过压缩，已经开发出了具有可变容积比功能的压缩机。这种压缩机可以利用设置在副排气口中的旁通阀来实现可变的容积比，即，在系统所需压力较低时以低容积比运行并且在系统所需压力较高时以高容积比运行，从而有效地避免过压缩现象、提高压缩机的效率。然而，在压缩机领域中，仍然存在由于安装空间受限无法设置旁通阀导致不能实现可变容积比功能或者实现可变容积比功能的结构复杂、易发生泄漏且成本高等技术问题。


技术实现要素：

5.本公开的一个或多个实施方式的一个目的是提供一种压缩机的压缩机构，该压缩机构能够在有限的安装空间中以结构简单成本较低的方式实现可变容积比功能。
6.本公开的一个或多个实施方式的另一目的是提供一种压缩机的压缩机构，在该压缩机构中旁通阀的紧固件能够提供均匀的下压力，防止旁通阀发生倾覆。
7.根据本公开的一个方面，提供了一种压缩机构，所述压缩机构包括：动涡旋，所述动涡旋包括动涡旋端板和形成在所述动涡旋端板的一侧的动涡卷；定涡旋，所述定涡旋包括定涡旋端板和形成在所述定涡旋端板的一侧的定涡卷，所述定涡旋端板中形成有排气口，所述定涡旋和所述动涡旋配合以在其间形成一系列压缩腔；以及阀组件，其特征在于，所述阀组件包括阀片,所述阀片包括圆弧形的第一本体部以及从所述第一本体部延伸的单个运动部，所述运动部包括能够选择性地打开或关闭所述排气口的可动端。
8.根据本公开的一个方面，所述阀组件还包括：阀挡，所述阀挡包括第二本体部以及从所述第二本体部延伸的限位部，所述第二本体部抵靠所述第一本体部并且所述限位部构造成限制所述可动端的运动范围；以及环形紧固件，所述环形紧固件固定于所述定涡旋并且构造成抵靠所述第二本体部从而固定所述阀片和所述阀挡的轴向位置。
9.根据本公开的一个方面，所述阀组件还包括定位销，所述定位销延伸穿过所述阀片的销孔以及所述阀挡的销孔并且延伸至所示定涡旋端板的销孔中，以防止所述阀片周向移位。
10.根据本公开的一个方面，所述排气口包括主排气口和副排气口，所述主排气口与
所述一系列压缩腔中的中央压缩腔流体连通，并且所述副排气口与位于所述中央压缩腔的径向外侧的中间压缩腔流体连通，所述可动端选择性地打开或关闭所述副排气口。
11.根据本公开的一个方面，所述中间压缩腔包括第一中间压缩腔和第二中间压缩腔，所述第一中间压缩腔与第二中间压缩腔之间设置有使其流体连通的流体通道。
12.根据本公开的一个方面，所述定涡旋端板在与所述定涡卷相反的一侧设置有环形壁，所述主排气口和所述副排气口形成在所述内环形壁限定的排气区域中，并且所述阀组件设置在所述内环形壁的径向内侧。
13.根据本公开的一个方面，所述主排气口包括相互连通的第一主排气口部分和第二主排气口部分，所述第一主排气口部分位于所述定涡旋端板的中央并且与所述中央压缩腔连通，所述第二主排气口部分在径向方向上偏离所述第一主排气口部分并且与所述排气区域连通。
14.根据本公开的一个方面，所述第一本体部对应的圆周角大于180度。
15.根据本公开的一个方面，所述运动部从所述第一本体部的一个末端大致直线地延伸，并且所述运动部的自由末端形成所述可动部，所述运动部的自由末端靠近由所述第一本体部限定的假想外圆周并且/或者靠近所述第一本体部的自由末端
16.根据本公开的一个方面，所述第一本体部的宽度小于的所述运动部的宽度。
17.根据本公开的压缩机结构能够节省旁通阀的安装空间、防止流体泄漏并且减小生产加工成本。
附图说明
18.此处描述的附图仅出于说明的目的，而并非意在以任何方式限制本公开的范围。
19.图1为具有可变容积比功能的示例压缩机的示意性纵向剖视图；
20.图2a和图2b为示意性地示出了具有可变容积比功能的另一压缩机的定涡旋及旁通阀的立体图；
21.图3为示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的压缩机的定涡旋及旁通阀的立体图；
22.图4和图5分别为示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的压缩机的定涡旋的剖视图及俯视图，其中旁通阀安装在定涡旋的内环形壁的内侧空间中；
23.图6为示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的压缩机的定涡旋的俯视图，其中旁通阀被移除；
24.图7a和图7b为示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的压缩机的旁通阀的阀片及其变型的俯视图；
25.图8为示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的压缩机的定涡旋的立体图，其中，旁通阀被移除；以及
26.图9为示意性地示出了根据本公开的一个实施方式的压缩机的主排气口布置。
具体实施方式
27.下面对本公开各实施方式的描述仅仅是示例性的，而绝不是对本公开及其应用或用法的限制。在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件，因此相同部件的构造
将不再重复描述。
28.下面将参照图1对具有可变容积比的示例压缩机进行描述。如图1所示，压缩机1可以包括壳体20、驱动机构、压缩机构、密封组件和阀组件。
29.具体地，壳体20可以由大致圆筒形的本体部22、设置在本体部22的一端的顶盖24、设置在本体部22的另一端的底盖26构成。在顶盖24和本体部22之间设置有隔板30以将壳体20的内部空间分隔成流体吸入腔21和流体排出腔23。隔板30和顶盖24之间的空间构成流体排出腔23，而隔板30、本体部22和底盖之间的空间构成流体吸入腔21。在流体吸入腔21的一侧设置有用于吸入流体的进气接头，在流体排出腔23的一侧设置有用于排出压缩后的流体的排气接头。
30.在壳体20中设置有压缩机构和用于驱动压缩机构的驱动机构。压缩机构从壳体20的流体吸入腔21吸入流体并且将流体压缩后排出到壳体20的流体排出腔23中。更具体地，参见图1，压缩机构例如可以包括定涡旋40和动涡旋50。动涡旋50包括端板54和形成在端板一侧的螺旋状的动涡卷56。定涡旋40包括端板44和形成在端板一侧的螺旋状的定涡卷46，端板44包括形成在端板的大致中央位置处的主排气口42以及位于排气口42径向外侧的第一副排气口64和第二副排气口66。定涡旋40的定涡卷46和动涡旋50的动涡卷56相互啮合以在其间形成一系列从径向外侧向径向内侧体积逐渐减小压力逐渐增大的压缩腔。具体来说，压缩腔中的径向最外侧的压缩腔内压力最小，径向最内侧的压缩腔即处于涡旋中央位置处的中央压缩腔c1内压力最大，位于径向最外侧位置与最内侧位置之间的多个中间压缩腔具有介于最大压力与最小压力之间的中间压力。排气口42与中央压缩腔流体连通(该部分描述的流体连通对应于直接流体连通)，而第一副排气口64和第二副排气口66分别与位于中央压缩腔两侧的第一中间压缩腔c2和第二中间压缩腔c3流体连通。
31.为了实现定涡旋40的定涡卷46的顶端与动涡旋50的端板54之间以及动涡旋50的动涡卷56的顶端与定涡旋40的端板44之间的轴向密封，通常，在定涡旋40的端板44的与定涡卷46相反的一侧设置有背压腔70。更具体地，在端板44上形成有内环形壁43和外环形壁45。内环形壁43限定包括主排气口42和副排气口64、66的排气区域。背压腔70由端板44、内环形壁43和外环形壁45围绕的空间构成并且由设置在其内的密封组件封闭，密封组件将中压的背压腔区域与高压的排气区域以及低压的吸气区域隔离开。背压腔70通过端板44中形成的轴向延伸的通孔(未示出)与动涡旋50和定涡旋40之间的压缩腔中的一个中压腔流体连通，从而形成将定涡旋40朝向动涡旋50挤压的力，利用背压腔70中的压力可以有效地将定涡旋40和动涡旋50压在一起。
32.通常，为了防止工作流体的过度压缩可以在涡旋机构中可以设置旁通阀80。在压缩机1的操作期间，工作流体被吸入到压缩机构中并且随着从径向最外位置流动至径向最内位置而被压缩，压缩后的流体通过主排气口42排出至由内环形壁43限定的排气区域，并且然后经由设置在隔板30中央位置处的单向阀而排出至排出腔23。而在发生过度压缩的情况下，流体可以在到达径向最内位置之前通过副排气口提前排出至排气区域。具体地，当处于径向中间位置的压缩腔中的流体的压力大于排出腔23中的流体压力(即发生过度压缩)时，旁通阀选择性地打开副排气口64、66，从而允许流体提前排出。当容纳在径向中间位置处的压缩腔中的流体的压力小于排出腔23中的流体压力时，旁通阀选择性地关闭并密封副排气口64、66。
33.在压缩机1中，为使得背压腔70能够提供稳定且足够的压力以有效地防止各个压缩室之间的流体泄漏，需要确保背压腔70具有足够的空间，由此环形壁43内侧的空间十分有限。特别地，对于小排量的涡旋压缩机而言，环形壁43内侧空间可能仅具有20mm-30mm的直径，在此情况下，由于旁通阀的体积相对于涡旋较大，因此存在难以将旁通阀配装至环形壁43的内部以实现可变容积比功能的问题。
34.为了解决这一问题，一种方式是采用图2a和图2b所示的分体式旁通阀。图2a和图2b示意性地示出了根据具有可变压缩比功能的另一压缩机的定涡旋及旁通阀。压缩机采用盖板220将排气区域与背压腔分成上下两部分，从而使得旁通阀的安装空间不会如图1中的压缩机那样受环形壁43的限制。具体地，参照图2a，定涡旋端板144和盖板220通过多个螺钉210紧固在一起，其中，定涡旋端板144在形成涡卷的相反侧设置有凹槽208，凹槽208围绕排气口202以及副排气口164、166形成，从而在凹槽208(即盖板220的下侧)形成排气区域。
35.每一个副排气口164、166上分别设置有一个对应的旁通阀200。旁通阀200允许流体从压缩腔流动到排气区域，并且防止流体从排气区域流动到压缩腔。旁通阀200可以包括覆盖副排气口164、166的阀片220、防止阀片220过度变形的阀挡230以及将阀片220和阀挡230紧固至定涡旋的螺钉240。阀片220具有一个可动部226和一个固定部224，可动部226能够相对于固定部224在打开位置与关闭位置之间移位。螺钉240延伸穿过阀片220和阀挡230并且固定到形成在定涡旋端板144中的阀固定孔中，从而限制阀片220和阀挡230的轴向及周向位置。
36.盖板220的上侧形成凹部222，凹部222通过中压孔与压缩腔中的中压腔流体连通，并且凹部222中可以设置密封组件以形成向定涡旋提供轴向密封力的背压腔。盖板220和定涡旋端板144之间设置有垫片250。
37.然而，在图2a和图2b所示的分体式压缩机中，由于上盖板的存在，定涡旋被分成上下两层，定涡旋的整体高度增加，从而相应增加了压缩机的高度和体积，导致压缩机的生产成本增加。此外，由于盖板220与定涡旋端板144之间的排气区域具有很大的压力，因此螺纹相连的盖板220与定涡旋端板144存在无法实现完全密封而发生流体泄漏的风险，从而可能导致压缩机性能的下降。并且由于需要使用额外的盖板220、密封垫250以及相应的紧固件，这使得结构复杂、增加了生产和加工成本。
38.为了解决上述问题，本发明人构想出了一种改进的压缩机结构，该压缩机构不仅能够节省旁通阀所需的安装空间同时还能够防止流体泄漏并且降低生产加工成本。
39.下面就结合图3至图8对根据本公开的示例性实施方式的压缩机做进一步详细的说明，其中，附图中相同的附图标记表示相同的部件并将省略对这些部件的具体描述。
40.根据本公开的示例性实施方式的压缩机与图1的压缩机结构基本类似，其不同之处仅在于，根据本公开的压缩机的定涡旋40a设置有一个旁通孔64并且在定涡旋40a的环形壁43中设置有旁通阀100。如图3所示，旁通阀100可以包括阀片120。阀片120包括圆弧形的第一本体部122以及从第一本体部122延伸的单个运动部124，运动部124包括能够选择性地打开或关闭副排气口64(图4和图6中示出)的可动端126。仍然参照图3，旁通阀100还可以包括阀挡140以及环形紧固件180。阀挡140与阀片120的形状对应并且包括圆弧形的第二本体部142以及从第二本体部142延伸的限位部144。在组装状态下，第二本体部142抵靠第一本体部122并且限位部144形成有倾斜的表面以限制可动端126的最大运动范围。环形紧固件
180固定于定涡旋40a的内环形壁43并且构造成抵靠所述第二本体部从而限制阀片120和阀挡140的轴向位置。环形紧固件180的紧固力施加在阀挡140的第二本体部142以及阀片120的第一本体部122，从而使得第二本体部142抵靠第一本体部122的整体并将第一本体部122的整体保持固定。这种环形的紧固件能够提供均匀的下压力，防止旁通阀100发生倾覆。
41.环形紧固件180可以通过例如螺纹连接可拆卸地连接至内环形壁43的内螺纹,从而将旁通阀100可拆卸地固定在内环形壁43的径向内侧。环形紧固件180还可以形成有对称布置的两个凹口182，从而能够方便地使用工具将环形紧固件180与环形壁43固定或分离，有利于旁通阀100的安装和维护。
42.旁通阀100还可以包括定位销160，定位销160延伸穿过阀片120的销孔123、125和阀挡140的销孔143、145并且延伸至定涡旋的销孔46、48(图6中示出)，从而防止阀片120发生周向移位。阀片120的两个销孔123、125分别设置在第一本体部与运动部的交界部处以及第一本体部的位于交界部与第一本体部的自由末端之间的部位处。阀挡140的销孔143、145以及旋的销孔46、48可以与阀片120的两个销孔123、125对应地布置。
43.根据本公开的旁通阀100仅包含单个运动部124，其仅需要较小的安装空间，因此能够安装在小排量压缩机中，从而实现可变压缩比功能。此外，与图2a和图2b所示的分体式压缩机相比，根据本公开的示例性实施方式的压缩机可以避免使用额外的盖板、密封垫以及相应的紧固件，减小加工成本和零部件成本，并且防止在盖板与定涡旋端板之间的高压排气区域发生流体泄漏。并且，根据本公开的示例性实施方式的压缩机结构兼容性高、可适用于大部分涡旋，并且可保持现有压缩机外形结构尺寸。
44.另外，由于环形紧固件180可以在其圆周上均匀地向阀挡140的圆弧形第二本体部142以及阀片120的圆弧形第一本体部122施加向下的紧固力，因此紧固件180可以将阀挡140和阀片120牢固地紧固至定涡旋中。与例如图2所示的使用螺钉作为紧固件的旁通阀相比，这种环形紧固件180通过将压紧力沿几乎整个环形本体部均匀分布，使得从点受力改变为环形面受力，从而能够有效防止应力集中，延长旁通阀的使用寿命，并且还能够使得旁通阀更加牢固稳定地保持在定涡旋中。
45.图7a和图7b分别示出了阀片120及其变型120a。参照图7a，圆弧形的第一本体部122优选地可以对应于大于180
°
的圆周角(即弧长大于半圆)。以此方式，一方面可以使得环形紧固件180可以具有足够大的作用于阀片120的作用面积，便于提供均匀的压紧力，另一方面，较长的圆弧形本体部可以在其内部具有较大的空白空间，以避开主排气口42。更加优选地，第一本体部122优选地可以具有对应于220
°
的圆周角。此外，第一本体部122的宽度可以小于运动部124的宽度。较宽的运动部124可以确保在可动端126反复上下运动的过程中运动部能够保持足够的强度，防止发生断裂失效，同时较细的本体部122可以确保为主排气口42提供足够的空间，防止干扰主排气口的流体排放。
46.尽管图2中示意性地示出了设置有两个定位销160的情况，但是本领域技术人员可以理解的是旁通阀100也可以仅包括一个定位销160。图7b示出了在旁通阀100仅包括一个定位销160的情况下阀片120a结构。参照图7b，阀片120a销孔125可以布置在第一本体部122与运动部124的交界部。相应地，销孔145以及定涡旋端板中的销孔48可以与销孔125对应地布置。在运动部124相对于第一本体部122发生运动时，通过延伸穿过位于交界部的销孔125的定位销160可以有效地防止阀片120a发生周向移位,具体地，通过单个定位销160以及圆
弧形的第一本体部122可以避免阀片120a发生周向移位。如图7a和7b所示，运动部124从第一本体部122的一个末端大致直线地延伸，并且运动部的自由末端形成可动端126，运动部235的自由末端靠近由第一本体部122限定的假想外圆周并且/或者靠近第一本体部122的自由末端。
47.优选地，在根据本公开的示例性实施方式的压缩机中，在第一中间压缩腔c2和第二中间压缩腔c3之间可以设置有使其连通的流体通道。图8示出了根据本公开的设置有流体通道的示例性的定涡旋，其中，旁通阀100未示出。第二中间压缩腔c3可以与第一中间压缩腔c2关于中央压缩腔c1对称。第一中间压缩腔c2与第二中间压缩腔c3之间可以设置有流体通道300，该流体通道包括部段310、320以及330。在本技术的描述中，将在压缩机的工作过程中具有大致相同压力和腔体体积的中间压缩腔称为一组第一中间压缩腔和第二中间压缩腔，一组中间压缩腔同时排气，以避免不同时排气引起的某一压缩腔的过压缩或欠压缩，提高压缩机的性能。在对称式单涡圈压缩机中，压缩腔相对于中央压缩腔对称，两个对称的压缩腔中的压力和体积基本相同，可以作为一组中间压缩腔。在双涡圈压缩机中，可以同时存在压力和体积大致相同的两组(即四个)中间压缩腔。在非对称涡旋设计中，由定涡旋和动涡旋形成的压缩腔相对于中央压缩腔是不对称的，因此，第一中间压缩腔c2也可以与第二中间压缩腔c3不对称。由于在第一中间压缩腔c2与第二中间压缩腔c3之间设置有流体通道，可以使得位于相同压力的中间压缩腔的流体通过单个副排气孔口64以及旁通阀100同时提前排放，进一步提高压缩机的性能。
48.此外，通常排气口42设置在定涡旋40的端板44的中央，在内环形壁43限定的空间十分有限的情况下，这种中央布置的排气口会对旁通阀的设置造成干扰，使得旁通阀至少部分地延伸经过主排气口42，这会使得经由主排气口42排出的高压流体作用在旁通阀的阀片上，从而可能导致旁通阀在未发生过压缩的情况下提前将欠压缩的流体排出。为了解决上述问题，参照图8，在根据本公开的一个实施方式中，定涡旋40a的主排气口42a包括相互连通的第一排气口部分42a和第二排气口部分420b。第一排气口部分420a位于定涡旋40a的端板44的中央并且与中央压缩腔c1流体连通，第二排气口部分420b在径向方向上偏离第一排气口部分42a并且与由内环形壁43限定的排气区域流体连通。在根据本公开的压缩机中，由于位于轴向上方的第二排气口部分420b偏离下方的位于端板中央的第一排气口部分420a，从而减小了排气口42a对旁通阀100的干扰，并且为旁通阀100提供了更大的安装空间。
49.尽管上文已经具体描述了本公开的各种实施方式和变型，但是本领域技术人员应该理解，本公开并不局限于上述具体的实施方式和变型而是可以包括其他各种可能的组合和结合。在不偏离本公开的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其他的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本公开的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。