專(zhuān)利名稱(chēng)：只在固定渦卷端板上有排放口及排放閥的渦卷式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦卷式壓縮機(jī)，更具體地，涉及一種用在使用致冷劑，例如CO2，并在超臨界區(qū)域在蒸汽壓縮致冷循環(huán)中工作的壓縮機(jī)。
對(duì)于蒸汽壓縮致冷循環(huán)來(lái)說(shuō)，一種最近提出的避免使用氟利昂(一種致冷劑)以保護(hù)環(huán)境的方法是采用使用CO2作為工作氣體(即致冷劑氣體)的致冷循環(huán)。這種循環(huán)以下叫做“CO2循環(huán)”。其一個(gè)例子披露在日本已審專(zhuān)利，第二次公開(kāi)，平7-18602上。這種CO2循環(huán)的操作類(lèi)似于傳統(tǒng)的使用氟利昂的蒸汽壓縮致冷循環(huán)。也就是說(shuō)，由圖3中的循環(huán)A-B-C-D-A所示(其表示了一CO2的莫利爾圖)，壓縮機(jī)將氣相CO2壓縮(A-B)，熱的壓縮后的氣相CO2用氣體冷卻器冷卻(B-C)。膨脹器使冷卻后的氣體膨脹(C-D)，氣-液相的CO2然后蒸發(fā)(D-C)，從外部流體例如空氣中取得氣化潛熱，從而冷卻外部流體。
CO2的臨界溫度約為31攝氏度，也就是說(shuō)，低于傳統(tǒng)的致冷劑氟利昂。因而，當(dāng)夏季等外界空氣溫度高的時(shí)候，在氣體冷卻器端的CO2的溫度高于CO2的臨界溫度。因而，在這種情況下，CO2在氣體冷卻器的出口側(cè)不冷凝(也就是說(shuō)，圖3中的線段B-C不與飽和液體曲線SL相交)。此外，氣體冷卻器外側(cè)的條件(對(duì)應(yīng)圖3中的C點(diǎn))取決于壓縮機(jī)的排放壓力以及氣體冷卻器出口側(cè)的CO2溫度，并且此出口側(cè)的CO2溫度取決于氣體冷卻器的排放能力和外側(cè)溫度(其無(wú)法控制)。從而，基本上，氣體冷卻器出口側(cè)的CO2溫度也無(wú)法控制。相應(yīng)地，氣體冷卻器出口側(cè)的條件(即C點(diǎn))可以通過(guò)控制壓縮機(jī)的排放壓力(也就是說(shuō)，氣體冷卻器出口側(cè)的壓力)來(lái)控制。也就是說(shuō)，在夏季等外界氣溫高的時(shí)候?yàn)榱吮３肿銐虻睦鋮s能力(即焓差)，氣體冷卻器出口側(cè)需要較高的壓力，如圖3中循環(huán)E-F-G-H-E所示。為了滿(mǎn)足這種條件，壓縮機(jī)的工作壓力與使用氟利昂的傳統(tǒng)致冷循環(huán)相比必須較高。在一個(gè)用于車(chē)輛的空調(diào)器的例子中，壓縮機(jī)的工作壓力在使用R134(即傳統(tǒng)的氟利昂)的情況下為3kg/cm2，而在CO2的情況下為40kg/cm2。此外這個(gè)例子中的壓縮機(jī)工作停止壓力在使用R134的情況下為15kg/cm2，而在CO2的情況下為100kg/cm2。
這里，一普通的渦卷式壓縮機(jī)包括一外殼，和外殼中的一固定渦卷和一回轉(zhuǎn)渦卷，每個(gè)渦卷包括一端板及制造在端板內(nèi)表面上的螺旋突起，所述內(nèi)表面面對(duì)另一端板，以便各渦卷的突起嚙合并形成螺旋壓縮室，在此結(jié)構(gòu)中，引導(dǎo)入的工作氣體被在壓縮室中壓縮，然后隨著回轉(zhuǎn)渦卷的回轉(zhuǎn)而排出。這種渦卷壓縮機(jī)(使用CO2作為工作氣體并具有高工作壓力)由于工作氣體的泄漏，其工作能力降低，可能會(huì)引起問(wèn)題。因而，為了防止這種降低采用一種浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，其中固定渦卷只能在其軸線方向移動(dòng)，并且固定渦卷的后表面使用一個(gè)背壓塊支撐。
在上述具有浮動(dòng)結(jié)構(gòu)的渦卷壓縮機(jī)中，需要在固定渦卷的端板和背壓塊上形成一壓縮氣體的排放口(稱(chēng)為“頂間隙”)，并在背壓塊的外側(cè)設(shè)置一排放閥。從而，頂間隙的體積間隙大，并因而需要大的再壓縮力，從而降低壓縮機(jī)的工作能力。
考慮以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種包括一盡可能小的排放口的渦卷壓縮機(jī)，其需要較小的再壓縮力并具有改進(jìn)的工作能力。
從而，本發(fā)明提供一種渦卷式壓縮機(jī)，包括一外殼；一固定渦卷，可在其軸線方向移動(dòng)，設(shè)置在外殼中并包括一端板以及一制造在端板的一個(gè)表面上的螺旋突起；一設(shè)置在外殼內(nèi)并包括一端板以及一制造在端板的一個(gè)表面上的螺旋突起的回轉(zhuǎn)渦卷，其中各渦卷的螺旋突起相互嚙合，以便形成一螺旋壓縮室；以及一用于支承固定渦卷背面的背壓塊，其中一引導(dǎo)入的工作氣體在壓縮室中被壓縮，并且其后根據(jù)回轉(zhuǎn)渦卷的回轉(zhuǎn)動(dòng)作而被排放；在固定渦卷的端板上形成一連接壓縮室的排放口；背壓塊具有一環(huán)形形狀，背壓塊的內(nèi)圓周表面和固定渦卷的背面形成一高壓室；以及一用于打開(kāi)和關(guān)閉排放口的排放閥設(shè)置在固定渦卷的端板上并設(shè)置在高壓室中。
在此結(jié)構(gòu)中，排放口只形成在固定渦卷的端板上，用于打開(kāi)和關(guān)閉排放口的排放閥直接設(shè)置在固定渦卷的端板上。這樣，就不需要在背壓塊上形成一排放口，并且排放口的長(zhǎng)度和體積都可以縮小。結(jié)果，需要較低的再壓縮力，從而減小了所需的能量并改進(jìn)了工作能力。
典型地，背壓塊和固定渦卷是分開(kāi)的，渦卷壓縮機(jī)具有固定裝置，用于可拆除地將背壓塊設(shè)置在固定渦卷上。相應(yīng)地，排放閥可以在背壓塊設(shè)置到固定渦卷上之前固定到固定渦卷的端板上。因而，排放閥可以容易地設(shè)置，固定空間受限較少。
優(yōu)選地，工作氣體是二氧化碳。在這種情況下，本發(fā)明可以被有效地實(shí)施到采用CO2作為工作氣體進(jìn)行致冷循環(huán)的渦卷壓縮機(jī)中，其中具有高的工作壓力。
圖1是本發(fā)明的渦卷式壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的縱剖面圖。
圖2是一表示蒸汽壓縮致冷循環(huán)的圖。
圖3是一CO2的莫利爾圖。
以下，將參照


本發(fā)明的渦卷式壓縮機(jī)的一個(gè)實(shí)施例。
首先，將參照?qǐng)D2說(shuō)明包括本發(fā)明的渦卷式壓縮機(jī)的所述CO2循環(huán)(結(jié)構(gòu))。作為例子，圖2中的CO2循環(huán)S應(yīng)用到車(chē)輛空調(diào)器中。標(biāo)號(hào)1表示一壓縮氣相CO2的渦卷式壓縮機(jī)。此渦卷式壓縮機(jī)1接受如發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)能源(未示出)的驅(qū)動(dòng)力。標(biāo)號(hào)1a表示一用于將渦卷式壓縮機(jī)壓縮過(guò)的CO2與外界空氣(或類(lèi)似物)進(jìn)行熱交換的氣體冷卻器，以便冷卻CO2。標(biāo)號(hào)1b表示一壓力控制閥，用于根據(jù)氣體冷卻器1a外側(cè)的CO2溫度控制氣體冷卻器1a出口側(cè)的壓力。壓力控制閥1b和限制器1c使CO2膨脹，接著CO2進(jìn)入氣-液相(也就是說(shuō)，兩相狀態(tài))。標(biāo)號(hào)1d表示一蒸發(fā)器(即熱吸收器)，作為車(chē)廂中的空氣冷卻裝置。當(dāng)氣-液兩相狀態(tài)的CO2在蒸發(fā)器1d中蒸發(fā)(氣化)時(shí)，CO2從車(chē)廂的空氣中吸收熱量(相應(yīng)于CO2的潛熱)，使得車(chē)廂中的空氣被冷卻。標(biāo)號(hào)1e表示用于臨時(shí)儲(chǔ)藏氣相CO2的收集器。渦卷式壓縮機(jī)1，氣體冷卻器1a，壓力控制閥1b，限制器1c，蒸發(fā)器1d，以及收集器1e通過(guò)管路1f連接起來(lái)，形成閉合回路。
一渦卷式壓縮機(jī)1的實(shí)施例將參照?qǐng)D1加以說(shuō)明。
渦卷式壓縮機(jī)1的外殼1A包括一杯狀主體2，和通過(guò)螺栓3固定到主體2上的前殼體(即曲軸箱)4。標(biāo)號(hào)5表示一曲軸，其穿過(guò)前殼體4并通過(guò)主軸承6和副軸承7由前殼體4可自由旋轉(zhuǎn)地支承。車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)一已知的電磁離合器32傳遞到曲軸5。標(biāo)號(hào)32a和32b分別表示電磁離合器32的線圈和皮帶輪。
在外殼1A中，設(shè)有固定渦卷8和回轉(zhuǎn)渦卷9。
固定渦卷8包括端板10和設(shè)置在板11的一表面上的螺旋突起11，該表面面對(duì)端板17的表面，將在以后說(shuō)明。一環(huán)形的背壓塊13使用多個(gè)螺栓12作為固定裝置可拆卸地固定在端板10的背面上。在背壓塊13的內(nèi)圓周和外圓周上設(shè)置(即埋置)有O形圈14a和14b。O形圈14a和14b與殼體的主體2的內(nèi)圓周表面緊密接觸，高壓室(排放室，將在后面說(shuō)明)16與殼體的主體2中的低壓室15(吸入室)分隔開(kāi)。高壓室16包括一由背壓塊13的小直徑面13a所圍繞的空間，背壓塊13的大直徑面13b所圍繞的空間，此空間與上述表面13a所圍繞的空間連接，固定渦卷8的端板10的背面所形成的凹陷部分10a所圍繞的空間連續(xù)形成，此空間與由表面13b所圍繞的上述空間所形成。在固定渦卷8的端板10上，開(kāi)有排放口34(即頂隙)，打開(kāi)/關(guān)閉排放口34的排放閥35設(shè)置在凹陷部分10a中。
回轉(zhuǎn)渦卷9包括端板17和設(shè)置在端板17表面上的螺旋突起18，所述表面面對(duì)端板10。螺旋突起18的形狀大體上與固定渦卷8的螺旋突起11相同。
一環(huán)形板彈簧20a設(shè)置在固定渦卷8和殼體的主體2之間。板彈簧20a的多個(gè)預(yù)定位置交替地通過(guò)螺栓20b固定到固定渦卷8和主體2上。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，固定渦卷8僅可在其軸線方向移動(dòng)板彈簧20a在其軸線方向的最大撓度(即為浮動(dòng)結(jié)構(gòu))。上述環(huán)形板彈簧20a和螺栓20b形成固定渦卷支承裝置(即軸向柔性支承裝置)20。在從背壓塊13和外殼1A突起的部分之間，設(shè)有間隙C，以便背壓塊13能夠在上述的軸向運(yùn)動(dòng)。固定渦卷8和回轉(zhuǎn)渦卷9嚙合，其方式為這些渦卷的軸線以回轉(zhuǎn)半徑相互偏心，并且這些渦卷的相位相互差180度。此外，端密封(未示出)，設(shè)置并埋置在螺旋突起11的頭部表面上，與端板17的內(nèi)表面(對(duì)著端板10)緊密接觸，而設(shè)置并埋置在螺旋突起18的頭部表面上的端密封(未示出)，與端板10的內(nèi)表面(對(duì)著端板17)緊密接觸。此外，螺旋突起11和18的側(cè)表面在某些位置相互接觸，以便包繞的空間21a和21b基本形成在相對(duì)于螺旋的中心點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的位置。再者，允許回轉(zhuǎn)渦卷9回轉(zhuǎn)，但禁止回轉(zhuǎn)渦卷9旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)防止環(huán)(即十字聯(lián)軸節(jié))27設(shè)置在固定渦卷8和回轉(zhuǎn)渦卷9之間。
一凸塊22設(shè)置在(即突起于)端板17的外表面的中央?yún)^(qū)域。一自由旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)套23通過(guò)也起徑向支承作用的回轉(zhuǎn)軸承(即驅(qū)動(dòng)軸承)24插入凸塊22。此外，一自由旋轉(zhuǎn)的偏心軸26，從曲軸5的內(nèi)側(cè)端突出，插入設(shè)置在驅(qū)動(dòng)套23上的通孔25中。再者，用于支承回轉(zhuǎn)渦卷9的推力球軸承19設(shè)置在端板17外表面的外周邊和前殼體4之間。
一用于密封軸的已知的機(jī)械密封(即軸密封)28圍繞曲軸5設(shè)置，此機(jī)械密封28包括固定在前殼體4上的密封圈28a，與曲軸5一起旋轉(zhuǎn)的隨動(dòng)圈28b。此隨動(dòng)圈28b被施力元件28c推向密封圈28a并與密封圈28a緊密接觸，使得隨動(dòng)圈28b隨著曲軸5的旋轉(zhuǎn)在密封圈28a上旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。
渦卷式壓縮機(jī)1的操作將在以下說(shuō)明。
當(dāng)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)激活電磁離合器32的線圈32a被傳遞到曲軸5上時(shí)，通過(guò)由偏心軸26，通孔25，驅(qū)動(dòng)套23，回轉(zhuǎn)軸承24，以及凸臺(tái)22構(gòu)成的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)渦卷9被曲軸5的旋轉(zhuǎn)所驅(qū)動(dòng)。回轉(zhuǎn)渦卷9沿著具有回轉(zhuǎn)半徑的圓形軌道回轉(zhuǎn)，而渦卷9的旋轉(zhuǎn)則被旋轉(zhuǎn)防止環(huán)27阻止。
這樣，螺旋突起11和18側(cè)面的線接觸部位漸漸地向著渦卷中心移動(dòng)，從而封閉空間(即壓縮室)21a和21b也朝著渦卷中心移動(dòng)，每個(gè)室的容積漸漸地減小。
相應(yīng)地，通過(guò)吸入口(未示出)流入吸入室15的工作氣體(箭頭A)，從位于渦卷突起11和18的端部的開(kāi)口進(jìn)入封閉空間21a并到達(dá)中央空間21c，并在此過(guò)程中被壓縮。壓縮后的氣體然后通過(guò)設(shè)置在固定渦卷8的端板10上的排放口34，并打開(kāi)排放閥35，使得氣體排出到高壓室16中。此氣體通過(guò)排放口38排出。這樣，隨著回轉(zhuǎn)渦卷9的回轉(zhuǎn)，從吸入室15引入的流體被在封閉空間21a和21b中壓縮，并且此壓縮后的氣體被排出。
當(dāng)停止電磁離合器32的線圈32a的激活以停止向曲軸傳遞旋轉(zhuǎn)力時(shí)，渦卷式壓縮機(jī)的工作停止。當(dāng)電磁離合器32的線圈32a被再次激活時(shí)，渦卷式壓縮機(jī)再次工作。
在上述的渦卷式壓縮機(jī)1結(jié)構(gòu)中，排放口(即頂間隙)34僅在固定渦卷8的端板10上形成，并且用于打開(kāi)/關(guān)閉排放口34的排放閥35直接固定到固定渦卷的端板10上。因而，不需要在背壓塊13上形成排放口34，從而減少排放口34的長(zhǎng)度和體積。相應(yīng)地，壓縮機(jī)需要低的再壓縮力，從而改進(jìn)了工作能力。
此外，背壓塊13和固定額角8是分體的，并且背壓塊13是使用螺栓12(即固定件)可拆卸地固定到固定渦卷8上。在此結(jié)構(gòu)中，能夠在背壓塊13固定到固定渦卷8上之前將排放閥35容易地固定到固定渦卷8的端板10上，并且固定空間較少受限制。
在上述實(shí)施例中，開(kāi)式壓縮機(jī)被應(yīng)用到使用CO2作為工作氣體的CO2循環(huán)中；然而，應(yīng)用并不限于這種形式，根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)還可應(yīng)用于使用傳統(tǒng)的工作氣體例如氟利昂的蒸汽壓縮致冷循環(huán)中。
權(quán)利要求
1.一種渦卷式壓縮機(jī)，包括一殼體(1A)；一固定渦卷(8)，在其軸線方向移動(dòng)，設(shè)置在外殼中并包括一端板(10)和一制造在端板一面上的螺旋突起；一回轉(zhuǎn)渦卷(9)，設(shè)置在殼體上并包括一端板(17)和一制造在端板一面上的螺旋突起，其中每個(gè)渦卷的螺旋突起相互嚙合以形成螺旋壓縮室；以及一背壓塊(13)，用于支承固定渦卷的背面，其中隨著回轉(zhuǎn)渦卷的旋轉(zhuǎn)操作，引入的工作氣體在壓縮室中壓縮然后排出；一連通壓縮室的排放口(34)形成在固定渦卷的端板上；背壓塊為環(huán)形，背壓塊的內(nèi)圓周面和固定渦卷的背面形成一高壓室；以及一用于打開(kāi)和關(guān)閉排放口的排放閥(35)固定到固定渦卷的端板上，并設(shè)置在高壓室中。
2.如權(quán)利要求1的渦卷式壓縮機(jī)，其特征在于，背壓塊和固定渦卷相互可分開(kāi)，并且所述渦卷式壓縮機(jī)具有固定裝置(12)，用于可拆卸地將背壓塊固定到固定渦卷上。
3.如權(quán)利要求1的渦卷式壓縮機(jī)，其特征在于，工作氣體為二氧化碳。
4.如權(quán)利要求2的渦卷式壓縮機(jī)，其特征在于，工作氣體為二氧化碳。
全文摘要
一渦卷式壓縮機(jī)包括一殼體;一可軸向移動(dòng)的固定渦卷和一回轉(zhuǎn)渦卷,分別設(shè)置在外殼內(nèi)并包括一端板和一在端板一面上的螺旋突起;各螺旋突起相互嚙合,形成一螺旋壓縮室;一背壓塊,支承固定渦卷的背面。引入的工作氣體隨著回轉(zhuǎn)渦卷的回轉(zhuǎn)在壓縮室中被壓縮后排出;一連通壓縮室的排放口形成在固定渦卷的端板上;背壓塊為環(huán)形,其內(nèi)圓周面和固定渦卷的背面形成一高壓室;一排放閥固定到固定渦卷的端板上并設(shè)置在高壓室內(nèi)。
文檔編號(hào)F04C27/00GK1276480SQ0011800
公開(kāi)日2000年12月13日 申請(qǐng)日期2000年6月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月8日
發(fā)明者竹內(nèi)真實(shí), 鵜飼徹三 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社