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CN1789726A - 用于绕动叶片式压缩机的背压装置 - Google Patents

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CN1789726A CNA2005100917810A CN200510091781A CN1789726A CN 1789726 A CN1789726 A CN 1789726A CN A2005100917810 A CNA2005100917810 A CN A2005100917810A CN 200510091781 A CN200510091781 A CN 200510091781A CN 1789726 A CN1789726 A CN 1789726A
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Abstract

本发明公开了一种用于绕动叶片式压缩机的背压装置，其能够减小由于引入到绕动叶片的叶片板下表面的高压制冷剂气体造成的施加在绕动叶片的过大的轴向力。该背压装置包括：形成在与绕动叶片的叶片板下表面紧密接触的主框架上表面的背压腔；以及用于使背压腔与进气口相互连通的低压气体连通部件。因此，本发明的效果是防止了在绕动叶片与气缸的内表面之间过大的摩擦，防止了由于摩擦造成的对绕动叶片式压缩机的损害，以及防止了由于摩擦损失造成绕动叶片式压缩机的性能降低。

Description

用于绕动叶片式压缩机的背压装置
技术领域
本发明涉及一种绕动叶片式压缩机，尤其涉及一种用于绕动叶片式压缩机的背压装置，其能够减小由于引入到绕动叶片的叶片板下表面的高压制冷剂气体而施加到绕动叶片上的过大的轴向力。
背景技术
参见图1，说明了传统的绕动叶片式压缩机。如图1所示，壳体1上安装有驱动单元D和压缩单元P，并且驱动单元D和压缩单元P是封闭密封的。驱动单元D和压缩单元P通过垂直曲轴8相互连接，曲轴8的上、下端分别被主框架6和辅框架7旋转支撑，从而使来自驱动单元D的动力通过曲轴8传到压缩单元P。
驱动单元D包括：固定设于主框架6与辅框架7之间的定子2；以及设于定子2内的转子3，在给转子3供电时该转子3用于旋转穿过转子3垂直延伸的曲轴8。转子3的顶部和底部设有彼此对称设置的平衡配重3a，用于防止曲轴8由于曲柄销81而在不平衡状态下旋转。
压缩单元P包括绕动叶片5，该绕动叶片5具有在其上部形成的凸台55。曲柄销81固定装配于绕动叶片5的凸台55内。在绕动叶片5在气缸4内进行绕动运动时，压缩引入到气缸4内的制冷剂气体。气缸4包括在其上部整体形成并向下凸出的内环41。绕动叶片5包括在其上部形成并向上凸出的环形叶片51。环形叶片51在气缸4的内环41与内壁之间限定的环形空间42内进行绕动运动。通过环形叶片51的绕动运动，分别在环形叶片51的内部和外部形成内、外压缩腔。在内、外压缩腔中被压缩的制冷剂气体分别通过形成于气缸4上部的内、外出气口44和44a从气缸4中排出。
在主框架6与绕动叶片5之间设置有奥德姆环(Oldham’s ring)9，用于防止绕动叶片5旋转。穿过曲轴8纵向形成供油通道82，用于在设于曲轴8下端的油泵83工作时向压缩单元P供油。
未说明的附图标记1a指示了进气管，1b指示了高压腔，1c指示了出气管。
图2是说明图1中所示的传统绕动叶片式压缩机的主要部件的分解透视图。
如图2所示，在压缩单元P内，与曲轴8连接的绕动叶片5设于主框架6的上端，主框架6旋转支撑曲轴8的上部。与主框架6连接的气缸4设于绕动叶片5的上方。气缸4圆周部分的预定位置上设有进气口43。在气缸4上端的预定位置形成有内、外出气口44和44a。
曲轴8的曲柄销81固定装配于形成于绕动叶片5的叶片板50上部的凸台55内。在绕动叶片5的环形叶片51圆周部分的一个预定位置形成有通孔52，用于将通过气缸4的进气口43引入的制冷剂气体通过通孔52导入环形叶片51内。在绕动叶片5的环形叶片51圆周部分邻近于设置通孔52位置的另一个预定位置形成有开口53。开口53内设有滑块54。
图3是说明传统绕动叶片式压缩机的运转的俯视截面图。
在驱动单元D通过曲轴8将动力传给压缩单元P从而驱动压缩单元P的绕动叶片5时(如图1所示)，如箭头所示，置于气缸4的环形空间42内的绕动叶片5的环形叶片51在气缸4的环形空间42内绕动运动，从而压缩通过进气口43引入到环形空间42内的制冷剂气体。
在压缩单元P的绕动叶片5的初始旋转位置(即，0度旋转位置)，制冷剂气体通过进气口43和环形叶片51的通孔52被引入到内吸入腔A1中，在外压缩腔B2与进气口43和外出气口44a不连通时，在外压缩腔B2中进行压缩。制冷剂气体在内压缩腔A2中被压缩，与此同时，被背压缩的制冷剂气体通过内出气口44从内压缩腔A2中排出。
在压缩单元P的绕动叶片5的90度绕动位置时，在外压缩腔B2中仍然进行压缩，并且几乎全部被压缩的制冷剂气体都通过内出气口44从内压缩腔A2中排出。在此阶段，出现了外吸入腔B1，以使制冷剂气体通过进气口43引入到外吸入腔B1中。
在压缩单元P的绕动叶片5的180度绕动位置时，内吸入腔A1消失。特别是内吸入腔A1变为内压缩腔A2，因此，在内压缩腔A2中进行压缩。在此阶段，外压缩腔B2与外出气口44a连通。从而，被压缩的制冷剂气体通过外出气口44a从外压缩腔B2中排出。
在压缩单元P的绕动叶片5的270度绕动位置时，几乎全部被压缩的制冷剂气体都通过外出气口44a从外压缩腔B2中排出，而在内压缩腔A2中仍然进行压缩。并且，在外吸入腔B1中重新进行压缩。在压缩单元P的绕动叶片5进一步绕动运动90度后，外吸入腔B1消失。特别是外吸入腔B1变为外压缩腔B2，因此，在外压缩腔B2内继续进行压缩。结果，压缩单元P的绕动叶片5回到绕动叶片5开始绕动运动的位置。这样，就完成了压缩单元P的绕动叶片5的360度/周期的绕动运动。压缩单元P的绕动叶片5的绕动运动以连续的方式进行。
滑块54滑动设置于开口53内，用于保持内、外压缩腔A2和B2之间的密封。
然而，在具有上述结构的传统绕动叶片式压缩机中，过大的向上轴向力，即，由于引到绕动叶片的叶片板下表面的高压制冷剂气体造成的过大的轴向提升力施加到绕动叶片上。结果，在绕动叶片的上表面与缸体的下表面之间产生了干扰，从而导致在绕动叶片与气缸之间产生了过大的摩擦。
在绕动叶片的绕动运动中，在绕动叶片与气缸之间的过大的摩擦造成了摩擦损失。因此，降低了绕动叶片式压缩机的性能。
发明内容
因此，鉴于上述问题提出本发明，本发明的目的是提供一种用于绕动叶片式压缩机的背压装置，其能够减小由于引到绕动叶片的叶片板下表面的高压制冷剂气体造成的施加到绕动叶片上的过大的轴向力。
根据本发明，可以通过提供用于绕动叶片式压缩机的背压装置来实现上述的和其它的目的，包括：进气口，其形成于气缸的圆周部分的预定位置，用于通过该进气孔将制冷剂气体引入到气缸；环形空间，其限定在气缸的内环与内壁之间；绕动叶片，其设置于气缸的环形空间内，用于压缩引入到气缸的制冷剂气体并将被压缩的制冷剂气体从气缸中排出，该绕动叶片具有叶片板和整体形成于叶片板上部的环形叶片；以及背压机构，其设置于叶片板的下表面下方，用于存储其压力低于在叶片板上表面上的被压缩的制冷剂气体的压力的制冷剂气体。
优选地，该背压机构包括：背压腔，其形成于与叶片板的下表面紧密接触的主框架的上表面；以及低压气体连通部件，其用于以低压制冷剂气体替换背压腔中的制冷剂气体。
优选地，该低压气体连通部件包括：连通孔，其形成于绕动叶片的叶片板上，通过该连通孔使背压腔与气缸的环形空间连通。
优选地，该低压气体连通部件包括：排气管，其连接于背压腔与进气口之间，通过该排气管使背压腔与进气口连通。
优选地，该背压机构还包括：压力保持部件，其用于将背压腔内的压力保持在预定等级以下。
优选地，该压力保持部件包括：开/关阀，其基于背压腔内的压力打开或关闭排气管。
优选地，该开/关阀以包括：开/关室，其安装在排气管上，以使该开/关室与排气管连通；开/关球，其设置于开/关室内并位于开/关室的下端；以及弹性件，其设置于开/关室内并位于开/关球与开/关室的上端之间，用于弹性支撑开/关球。
优选地，该背压机构还包括：导管，其连接在背压腔与主框架的上表面之间，用于通过该导管将制冷剂气体导入背压腔；以及减压阀，其安装在导管上，用于使通过导管导入背压腔的高压制冷剂气体减压。
优选地，该背压机构还包括：密封部件，其设置于背压腔的圆周上，用于封闭密封背压腔。
优选地，该密封部件包括：至少一个插槽，其沿背压腔的圆周形成于主框架的上表面；至少一个密封件，其插入到至少一个插槽中，以使至少一个密封件与绕动叶片的叶片板的下表面紧密接触。
优选地，该至少一个密封件由气密的合成橡胶材料制成。
优选地，该背压腔以环形槽形状形成于与绕动叶片的叶片板下表面紧密接触的主框架的上表面。
附图说明
通过结合附图和下面的详细描述，将清楚地理解本发明的上述的和其它的目的、特征和其它优点，其中：
图1是说明传统绕动叶片式压缩机的整体结构的纵向截面图；
图2是说明图1所示的传统绕动叶片式压缩机的主要部件的分解透视图；
图3是说明传统绕动叶片式压缩机运转的俯视截面图；
图4是说明根据本发明第一优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的分解透视图；
图5是说明根据本发明第一优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的组合纵向截面图；
图6是说明根据本发明第二优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的纵向截面图；
图7是说明根据本发明第三优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的纵向截面图；
图8是说明根据图7所示的本发明第三优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置运转的纵向截面放大图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。
图4是说明根据本发明第一优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的分解立体图，图5是说明根据本发明第一优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的组合纵向截面图。
如图4和图5所示，用于绕动叶片式压缩机的背压装置包括背压机构10，其设置于绕动叶片5的叶片板50下方的主框架6的上表面。
背压机构10被设计为在绕动叶片5的叶片板50的下表面产生低压区，该低压区的压力比通过绕动叶片5的环形叶片51的绕动运动而在气缸4的环形空间42中产生的高压制冷剂气体的压力低。
背压机构10用于缩小高压区的尺寸，在环形叶片51在气缸4内进行绕动运动时，通过一对形成于气缸4上的出气口44和44a而从气缸4中排出的高压制冷剂气体填充到绕动叶片5的叶片板50下表面，于是，在这里产生了上述低压区，其对应于高压区的缩小部分。
由于通过背压机构10在绕动叶片5的叶片板50下表面产生了低压区，大大减小了由于高压制冷剂气体造成的施加在绕动叶片上的轴向提升力，于是，有效地防止了由于施加到绕动叶片上的轴向提升力造成的在绕动叶片5与气缸内表面之间的过大的摩擦。
背压机构10包括：形成于主框架6上表面的环形背压腔11；以及低压气体连通部件12，用于将低压制冷剂气体引入到背压腔11。
由于通过低压气体连通部件12将低压制冷剂气体引入到背压腔11，所以在绕动叶片5的叶片板50下表面产生了低压区。因此，减小了施加到绕动叶片5的轴向提升力。
背压腔11以环形槽形状形成于与叶片板50的下表面紧密接触的主框架6的上表面。因此，叶片板50的下表面将背压腔11封闭密封。
背压腔11是设置于绕动叶片5的叶片板50下表面的低压空间。因此，更优选地通过适当调整背压腔11的尺寸和面积来向绕动叶片5的叶片板50施加最合适的背压。
低压气体连通部件12包括形成于绕动叶片5的叶片板50上的连通孔121，以使背压腔11通过连通孔121和与进气口43连通的气缸4的环形空间42连通。
通过进气口43引入到气缸4的环形空间42的低压制冷剂气体通过连通孔121被引入到背压腔11。即，通过进气口43引入的低压制冷剂气体填充背压腔11。
如上所述，由于通过进气口43引入的低压制冷剂气体通过连通孔121被引入到背压腔11，因此，低压制冷剂气体填充背压腔11，由此通过引入到背压腔11的制冷剂气体，在绕动叶片5的叶片板50的下表面产生了低压区。于是，大大减小了由于高压制冷剂气体造成的施加在绕动叶片5上的轴向提升力。
背压机构10还包括设置于背压腔11圆周上的密封部件14，用于封闭密封背压腔11。
密封部件14包括：密封件142，其插入沿背压腔11的内圆周形成于主框架6上表面的插槽141中；以及另一密封件144，其插入沿背压腔11的外圆周形成于主框架6上表面的另一插槽143中。
插入插槽141的密封件142和插入插槽143的密封件144与绕动叶片5的叶片板50下表面紧密接触。因此，在绕动叶片5的叶片板50下表面下方的主框架6的上表面形成的背压腔11被密封，与此同时，防止了被压缩的制冷剂气体在绕动叶片5的叶片板50下表面的圆周方向上泄漏。
优选地，密封件142和144由耐久且可伸缩的合成橡胶制成，借此牢靠地密封背压腔11。
图6是说明根据本发明第二优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的纵向截面图。
如图6所示，用于绕动叶片式压缩机的背压装置包括背压机构10，其设置于绕动叶片5的叶片板50下方的主框架6的上表面。
背压机构10包括：形成于主框架6上表面的环形背压腔11；导管15，用于通过该导管15将制冷剂气体导入背压腔11中；安装于导管15上的减压阀16，用于使通过导管15导入背压腔11的高压制冷剂气体减压；以及设置于背压腔11圆周上的密封部件14，用于封闭密封背压腔11。
背压腔11以环形槽形状形成于与叶片板50的下表面紧密接触的主框架6的上表面。因此，叶片板50的下表面将背压腔11封闭密封。
导管15作为一条通道，将高压制冷剂气体从主框架6的外部导入背压腔11中，该高压制冷剂气体是通过绕动叶片5的环形叶片51进行绕动运动产生的，并通过一对出气口44和44a从气缸4中排出。
减压阀16用于使通过导管15从主框架6的外部导入背压腔11内的高压制冷剂气体减压。
通过出气口44和44a从气缸4和主框架6中排出的高压制冷剂气体被减压阀16减压，然后，被减压的制冷剂气体，即低压制冷剂气体，通过导管15被导入背压腔11中。由此，低压制冷剂气体填充背压腔11。
由于通过导管15和减压阀16高压制冷剂气体变为低压制冷剂气体，而后低压制冷剂气体填充背压腔11，所以通过导入到背压腔11的制冷剂气体在绕动叶片5的叶片板50下表面产生了低压区。因此，大大减小了由于高压制冷剂气体造成的施加在绕动叶片5上的轴向提升力。
图7是说明根据本发明第三优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置的纵向截面图。
如图7所示，用于绕动叶片式压缩机的背压装置包括背压机构10，其设置于绕动叶片5的叶片板50下方的主框架6的上表面。
背压机构10包括：形成于主框架6上表面的环形背压腔11；低压气体连通部件12，用于将制冷剂气体从背压腔11中排出；压力保持部件13，用于将背压腔中的压力保持在预定等级以下；设置于背压腔11圆周上的密封部件14，用于封闭密封背压腔11；连接在背压腔11与主框架6上表面之间的导管15，用于通过该导管15将制冷剂气体导入背压腔11中；以及安装于导管15上的减压阀16，用于使通过导管15引导的高压制冷剂气体减压。
低压气体连通部件12包括：连接在背压腔11与进气口43之间的排气管122，以使背压腔11与进气口43连通，从而低压制冷剂气体通过排气管122流动。
压力保持部件13包括安装在排气管122上的开/关阀132。
通过导管15和减压阀16使高压制冷剂气体减压，然后，被减压的制冷剂气体，即低压制冷剂气体填充背压腔11。当背压腔11中的低压制冷剂气体的压力超过预定等级时，开/关阀132开启，使制冷剂气体通过排气管122从背压腔11排出到进气口43。
当背压腔11中的压力增加而使背压腔11不能作为低压区时，压力保持部件13将压力增加的制冷剂气体排出到进气口43内，以保持背压腔11内的压力低于预定等级，从而使背压腔11仍作为低压区。
开/关阀132包括：安装在排气管122上的开/关室132a，以使该开/关室132a与排气管122连通；开/关球132b，其设置于开/关室132a内且位于开/关室132a的下端；以及弹性件132c，其设置于开/关室132a内且位于开/关球132b与开/关室132a的上端之间，用于弹性支撑开/关球132b。
当背压腔11内的制冷剂气体的压力增加时，开/关球132b抵抗弹性件132c的弹力在开/关室132a内向上移动。结果，排气管122与进气口43连通，因此，制冷剂气体通过排气管122从背压腔11排出到进气口43。
当背压腔11内的制冷剂气体的压力降低到预定等级以下时，开/关球132b在弹性件132c的弹力的作用下，在开/关室132a内向下移动，直到开/关球132b与开/关室132a的下端紧密接触。结果，开/关球132b阻断了排气管122与进气口43之间的连通，因此，制冷剂气体不能从背压腔11排出到进气口43。
优选地，弹性件132c以螺旋弹簧的形状形成，并且基于预定压力设定螺旋弹簧的弹簧常数。
图8是说明根据图7所示的本发明第三优选实施例的用于绕动叶片式压缩机的背压装置运转的纵向截面放大图。
在弹性件132c的弹力作用下，开/关球132b通常保持与开/关室132a下端紧密接触。当背压腔11内的压力增加到预定等级以上时，如图8所示，开/关球132b抵抗弹性件132c的弹力在开/关室132a内向上移动，因此，排气管122与进气口43连通，这将在以下详细描述。
当背压腔11内的压力增加到预定等级以上时，高压制冷剂气体通过排气管122流向开/关室132a，于是，在弹性件132c的弹力作用下与开/关室132a下端紧密接触的开/关球132b抵抗弹性件132c的弹力在开/关室132a内上升。当开/关球132b抵抗弹性件132c的弹力在开/关室132a内上升时，制冷剂气体被引入到开/关室132a，然后通过与进气口侧连接的排气管122被排出到进气口43。
由于开/关球132b被背压腔11中的制冷剂气体顶起，于是，制冷剂气体被排出到进气口43，所以背压腔11中的压力降低到预定等级以下。结果，弹性件132回到其初始状态，于是，开/关球132b向下移动，直到开/关球132b与开/关室132a的下端紧密接触。因此，开/关球132b阻断了排气管122与进气口43之间的连通，于是，制冷剂气体不能从背压腔11排出到进气口43。
从上述明显可知，大大减小了由于引入到绕动叶片的叶片板下表面的高压制冷剂气体造成的施加到绕动叶片上的过大的轴向力。因此，本发明的效果是防止了绕动叶片与气缸内表面之间的过大的摩擦，防止了由于摩擦造成的对绕动叶片式压缩机的损害，并且防止了由于摩擦损失造成的绕动叶片式压缩机的性能降低。
虽然，为了说明的目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解在不脱离权利要求书中公开的发明的范围和精神内有各种修改、补充和替代。

Claims (12)

1、一种用于绕动叶片式压缩机的背压装置，包括：
进气口，其形成于气缸的圆周部分的预定位置，用于通过该进气口将制冷剂气体引入到气缸；
环形空间，其限定在气缸的内环与内壁之间；
绕动叶片，其设置于气缸的环形空间内，用于压缩引入到气缸的制冷剂气体并将被压缩的制冷剂气体从气缸中排出，该绕动叶片具有叶片板和整体形成于叶片板上部的环形叶片；以及
背压机构，其设置于叶片板的下表面下方，用于存储其压力低于被压缩的制冷剂气体的压力的制冷剂气体。
2、如权利要求1所述的装置，其中该背压机构包括：
背压腔，其形成于与叶片板的下表面紧密接触的主框架的上表面；以及
低压气体连通部件，其用于以低压制冷剂气体替换背压腔中的制冷剂气体。
3、如权利要求2所述的装置，其中该低压气体连通部件包括：
连通孔，其形成于绕动叶片的叶片板上，通过该连通孔使背压腔与气缸的环形空间连通。
4、如权利要求2所述的装置，其中该低压气体连通部件包括：
排气管，其连接于背压腔与进气口之间，通过该排气管使背压腔与进气口连通。
5、如权利要求4所述的装置，其中该背压机构还包括：
压力保持部件，其用于将背压腔内的压力保持在预定等级以下。
6、如权利要求5所述的装置，其中该压力保持部件包括：
开/关阀，其基于背压腔内的压力打开或关闭排气管。
7、如权利要求6所述的装置，其中该开/关阀包括：
开/关室，其安装在排气管上，以使该开/关室与排气管连通；
开/关球，其设置于开/关室内并位于开/关室的下端；以及
弹性件，其设置于开/关室内并位于开/关球与开/关室的上端之间，用于弹性支撑开/关球。
8、如权利要求5所示的装置，其中该背压机构还包括：
导管，其连接在背压腔与主框架的上表面之间，用于通过该导管将制冷剂气体导入背压腔；以及
减压阀，其安装在导管上，用于使通过导管导入背压腔的高压制冷剂气体减压。
9、如权利要求2至8中任一所述的装置，其中该背压机构还包括：
密封件部，其设置于背压腔的圆周上，用于封闭密封背压腔。
10、如权利要求9所述的装置，其中该密封部件包括：
至少一个插槽，其沿背压腔的圆周形成于主框架的上表面；以及
至少一个密封件，其插入到至少一个插槽中，以使至少一个密封件与绕动叶片的叶片板的下表面紧密接触。
11、如权利要求10所述的装置，其中该至少一个密封件由气密的合成橡胶材料制成。
12、如权利要求9所述的装置，其中该背压腔以环形槽形状形成于与绕动叶片的叶片板下表面紧密接触的主框架的上表面。
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