[发明专利]涡旋压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压涡旋压缩机。更具体地说，本发明涉及一种涡旋 机械，该涡旋机械包括处理高压涡旋压缩机内产生的高轴向力的偏置涡盘 构件。

背景技术

在本领域中存在一类通称为“涡旋”机械的机器，这种涡旋机械用 于移动各种类型的流体。这些机械可以配置为膨胀器、容积式发动机、 泵、压缩机等，本发明的特征适用于这些机械中的任一种。然而，为了 举例说明，所公开的实施例的形式是密封式制冷剂压缩机。

总的来说，涡旋机械包括构造类似的两种螺旋式涡旋齿，每种涡旋 齿分别安装在独立的端板上从而限定出涡盘构件。这两种涡盘构件以涡 旋齿中的一种相对于另一种旋转地移动了180度而互相装配在一起。该 机械通过使一个涡盘构件(“动涡盘”)相对于另一个涡盘构件(“定涡 盘”或“静涡盘”)绕动而使相应涡旋齿的侧面之间的线接触移动，从 而限定出移动式隔离的新月形流体凹穴。该螺旋的一般形式是圆的渐开 线，并且运转过程中理论上来说涡盘构件之间没有相对转动；即，该运 动是纯粹的曲线平移(即，本体内的任一线条都没有旋转)。流体凹穴 将待处理的流体从其中设置有流体入口的涡旋机械的第一区转移至设 置有流体出口的该机械的第二区。密封凹穴的容积随着其从第一区移动 至第二区而改变。在任一个瞬间都会有至少一对密封凹穴；而且当某一 时刻出现若干对密封凹穴时，每一对都会有不同的容积。在压缩机内， 第二区比第一区的压力高从而其实体上位于该机械的中央，而第一区位 于该机械外围处。

两种类型的接触限定了涡盘构件之间的流体凹穴，涡旋齿的螺旋面 或侧面之间的由径向力引起的沿轴向延伸的切线接触(“侧面密封”)， 以及由轴向力引起的每个涡旋齿的平面边缘表面(“顶端”)与相对的端 板之间的区域接触(“顶端密封”)。为了获得高的效率，必须对两种类 型的接触进行良好的密封。

涡旋式机械中的一个设计上的难点是关于在所有运行条件下以及 在可变速机械内所有速度下实现顶端密封的技术。通常，可以通过以下 方式实现，(1)采用极其精确且非常昂贵的机加工技术，(2)对涡旋齿 的顶端提供螺旋式顶端密封件，不幸的是，所述顶端密封件难于装配且 经常不可靠，或者(3)通过利用压缩作业流体向相对的涡盘沿轴向偏 置动涡盘构件或静涡盘构件来施加轴向恢复力。

利用轴向恢复力首先需要将两个涡盘构件中的一个安装成可相对 于另一个轴向运动。当压缩机被设计为能压缩像二氧化碳之类的制冷剂 的高压压缩机时，就对涡旋压缩机的轴向偏置系统及其它部件有附加的 要求。

发明内容

本发明给该领域提供一种设计为有效压缩用于冷却系统的二氧化 碳的高压涡旋压缩机。本发明的涡旋压缩机包括较短较厚的涡盘叶片和 沿轴向对着定涡盘构件偏置的动涡盘构件。在需要时可以给该涡旋压缩 机增加蒸汽注射系统以增强其功能。另外，在需要时该涡旋压缩机可以 装配用于冷却和润滑的油注射系统。

附图说明

通过参阅下面的详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图 中：

图1是根据本发明的涡旋压缩机的竖直剖面图；

图2是图1中所示涡旋压缩机的涡盘构件的放大图，图中示出了偏 置系统；

图3a是图1中所示偏置系统的放大图；

图3b是根据本发明另一个实施例的偏置系统的放大图；

图4a-4c是图3a中所示涡盘构件和偏置系统的俯视图；

图5是图1中所示涡旋压缩机的涡盘构件的放大图，图中示出了加 压端口；

图6是图1中所示涡旋压缩机的涡盘构件的放大图，图中示出了可 选的蒸汽注射系统；

图7a-7c是图6中所示涡盘构件和蒸汽注射系统的俯视图；

图8是图1中所示涡旋压缩机的涡盘构件的放大图，图中示出了可 选的高压油偏置系统；

图9是用于图8中所示压缩机的可选的油压偏置系统的油压调节器 的侧视剖面图；

图10是根据本发明另一实施例的涡旋压缩机的涡盘构件的放大图；

图11a是用于本发明的动涡盘构件的受力图的俯视图；

图11b是沿径向轴线的动涡盘构件的受力图的侧视图；

图11c是沿切向轴线的动涡盘构件的受力图的侧视图；