[发明专利]涡旋式压缩机及其运行方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡旋式压缩机及其运行方式，它除了采用密封组件隔开的吸气压力背压腔和排气压力背压腔产生的向下的第一轴向压靠力和第二轴向压靠力外，采用数个弹簧压缩产生的弹簧力作为第三轴向压靠力。

背景技术

现有的涡旋式压缩机，包括在底板上设置有涡旋状卷边的非公转涡旋件，和在端板上设置有涡旋状卷边的公转涡旋件，两涡旋件相向啮合配置，通过依次缩小形成在相互卷边间的多个压缩室，压缩进入涡旋式压缩机内的流体。流体在压缩过程中产生使公转涡旋件和非公转涡旋件互相分离的轴向力，导致公转涡旋件和非公转涡旋件轴向分离；流体在压缩过程中产生的切向气体力使涡旋件有发生倾覆运动的趋势。一旦在两卷边的齿顶和齿底之间出现大的间隙后，将发生泄漏。

对于电机侧压力为排气压力结构的涡旋式压缩机，目前厂家一般采用的技术是在公转涡旋件的背侧设立排气压力和吸气压力，如大金公司开发的G系列压缩机所采用公转涡旋件浮动技术；或中压的背压腔室，如日立公司的涡旋式压缩机产品所采用的位于排气压力和吸气压力之间的中间压力，和排气压力气体力作用于公转涡旋件背侧的浮动技术。这样，通过公转涡旋件背侧的流体的压力来迫使非公转涡旋件与公转涡旋件紧密接触，来防止公转涡旋的倾覆及与公转涡旋件的分离，并防止泄漏。

如附图1所示，在公转涡旋件背侧设立排气压力背压腔室501，通过设置通道将高压流体引导到公转涡旋件的背侧，利用流体压力来托起公转涡旋件压靠在非公转涡旋件上，进行紧密接触而实现密封，公转涡旋件脱离机架向上浮起，使用密封组件将排气压力背压腔室与吸气压力腔室分离；为防止公转涡旋件发生倾覆，其背侧压力形成的力矩必须大于倾覆力矩。由于背侧压力的作用半径较小，为了满足其产生的力矩大于倾覆力矩，所需背侧压力必须很大，从而使得公转涡旋件和非公转涡旋件之间的轴向接触力很大。由于公转涡旋件背侧为排气压力而无法跟随吸气压力变化，因此在小压力比时，无法在公转涡旋件背侧产生足够的向上的作用力，此时涡旋件之间产生倾覆和分离，冷量严重下降，效率大幅度降低，并且由于公转涡旋件发生倾覆偏磨，直接影响到压缩机的可靠性。如果要保证在小压力比时压缩机可靠运转，那么在大压力比时就必然会使压靠力过剩，严重增加磨耗，因此大大降低了压缩效率和可靠性。图中，601表示公转涡旋件与非公转涡旋件端面间的轴向接触受力面。

如附图2所示，在公转涡旋件背侧设立中间压力的背压腔室502，通过设置通道将压缩腔室中流体引导到公转涡旋件的背侧，利用流体压力来托起公转涡旋件压靠在非公转涡旋件上，进行紧密接触而实现密封，公转涡旋件脱离机架向上浮起；为防止公转涡旋件发生倾覆，其背侧压力形成的力矩必须大于倾覆力矩。由于背侧压力的作用半径较小，为了满足其产生的力矩大于倾覆力矩，所需背侧压力必须很大，从而使得公转涡旋件和非公转涡旋件之间的轴向接触力很大，增加了摩擦功耗。此结构比较复杂，供油量大，压缩机吐油量大，直接影响到系统性能；而且中间压力腔室与压缩过程发生质量交换，使压缩过程压力升高，增加了压缩功耗，因此降低了压缩效率。图中，602表示公转涡旋件与非公转涡旋件端面间的轴向接触受力面。

对于电机侧压力为低压的吸气压力结构的涡旋式压缩机，一般采用的技术大致分为两种，一种是通过在公转涡旋件和非公转涡旋件的涡卷的齿顶安装密封组件来防止压缩过程中流体的泄漏，如目前大金公司B系列和D系列和三洋公司涡旋式压缩机产品所采用的技术；另一种方法是在非公转涡旋件的背侧设立高压的背压腔室，如科普兰公司的美国专利号4,767,293所公开的技术；或高压和中压的背压腔室，如科普兰公司的美国专利号4,877,382所公开的技术，通过其中流体的压力来迫使非公转涡旋件压靠公转涡旋件，使其紧密接触支架上而防止倾覆、分离和泄漏。

如附图3所示，在涡卷齿顶安装密封组件503a和503b的技术，要求在涡卷的齿顶开槽安装密封组件，由于涡卷的壁厚较小，一般在3～5mm，因此必须要求精确的加工和安装，对密封组件的加工和材料要求高，增加了较多的成本，另外由于密封组件产生的泄漏和接触运动产生的摩擦导致功耗增加，并且密封件的可靠性很难保证，导致压缩机性能和可靠性较低。图中，603表示机架与公转涡旋件背侧间的轴向接触受力面。