一种自转式涡旋压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种自转式涡旋压缩机。

背景技术

涡旋压缩机具有结构简单、运转平稳、噪声低、机械效率高以及容积效率高等优点，被广泛应用于工业、生活等各领域。涡旋压缩机的动、静涡盘按相差180°对置并偏置确定的公转半径进行装配，动涡盘由偏心半径为其公转半径的曲轴驱动实现其公转平动，动涡盘运动过程中与静涡盘啮合形成若干对容积连续变化的月牙形封闭工作腔，由内向外分别为第一(中心腔)、第二、第三压缩腔(吸气腔)；压缩机工作时，压缩腔容积随主轴转角发生变化，当压缩终了时，第二压缩腔与中心腔相通，通过排气孔排出气体。工质在月牙工作腔中经历吸气、压缩、排气三个过程。

目前公转式涡旋压缩机动涡旋盘平动时存在较大的不平衡量，产生振动和噪音。车用空调涡旋压缩机需要实现体积小、压比高、噪声低、效率高性能指标，具体实现方式有提高压缩机转速、减小涡盘不平衡量。但是受公转式涡旋压缩机工作方式限制，难以做到提高转速同时减小不平衡量。

发明内容

本发明的目的是提供一种自转式涡旋压缩机，以解决上述现有技术存在的问题，提高了压缩机工作转速，减小了压缩机体积，提高了压缩机的工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种自转式涡旋压缩机，包括涡旋压缩机结构和驱动电机，所述涡旋压缩机结构包括压缩机壳体以及设置在所述压缩机壳体中的主动涡旋盘、从动涡旋盘、传动滑环和排气轴，所述驱动电机包括电机壳体以及设置在所述电机壳体中的驱动轴、转子和定子，所述压缩机壳体与所述电机壳体通过侧端盖连接，所述主动涡旋盘与所述从动涡旋盘的相位差为180°，所述转子、所述主动涡旋盘分别与所述驱动轴连接，所述转子与所述定子相对转动，所述传动滑环位于所述主动涡旋盘和所述从动涡旋盘之间，所述从动涡旋盘与所述排气轴连接，所述排气轴与所述压缩机壳体转动连接。

优选地，所述主动涡旋盘包括第一盘底、第一涡旋齿、第一主动摩擦部、第二主动摩擦部、第一主动部和第二主动部，所述第一涡旋齿、所述第一主动摩擦部和所述第二主动摩擦部均设置在所述第一盘底上，所述第一主动摩擦部和所述第二主动摩擦部均位于所述第一涡旋齿的外侧，所述第一主动摩擦部和所述第二主动摩擦部相对设置，所述第一主动部设置在所述第一主动摩擦部上，所述第二主动部设置在所述第二主动摩擦部上，所述第一主动部和所述第二主动部相对设置；

所述从动涡旋盘包括第二盘底、第二涡旋齿、第一从动摩擦部、第二从动摩擦部、第一从动部和第二从动部，所述第二涡旋齿、所述第一从动摩擦部和所述第二从动摩擦部均设置在所述第二盘底上，所述第二盘底上设置有排气孔，所述排气孔与所述排气轴连通，所述第一从动摩擦部和所述第二从动摩擦部均位于所述第二涡旋齿的外侧，所述第一从动摩擦部和所述第二从动摩擦部相对设置，所述第一从动部设置在所述第一从动摩擦部上，所述第二从动部设置在所述第二从动摩擦部上，所述第一从动部和所述第二从动部相对设置。

优选地，所述传动滑环的一端开设有两个第一配合部，两个所述第一配合部相对设置，两个所述第一配合部分别与所述第一主动部和所述第二主动部匹配，两个所述第一配合部将所述传动滑环的一端的端面分为第一摩擦面和第二摩擦面，所述第一摩擦面与所述第一主动摩擦部的第一主动摩擦面接触，所述第二摩擦面与所述第二主动摩擦部的第二主动摩擦面接触；所述传动滑环的另一端开设有两个第二配合部，两个所述第二配合部相对设置，两个所述第二配合部分别与所述第一从动部和所述第二从动部匹配，两个所述第二配合部将所述传动滑环的另一端的端面分为第三摩擦面和第四摩擦面，所述第三摩擦面与所述第一从动摩擦部的第一从动摩擦面接触，所述第四摩擦面与所述第二从动摩擦部的第二从动摩擦面接触。

优选地，所述第一主动部和所述第二主动部为凸台，所述第一配合部为滑槽；或者，所述第一主动部和所述第二主动部为滑槽，所述第一配合部为凸台。

优选地，所述第一从动部和所述第二从动部为凸台，所述第二配合部为滑槽；或者，所述第一从动部和所述第二从动部为滑槽，所述第二配合部为凸台。

优选地，所述电机壳体的下部还设置有电机端盖，所述压缩机壳体与所述侧端盖之间为压缩机腔体，所述侧端盖、所述电机壳体与所述电机端盖之间为电机腔体，所述电机壳体上开设有进气孔，所述侧端盖上开设若干通气孔，所述通气孔用于连通所述电机腔体和所述压缩机腔体；

所述驱动轴的一端与所述侧端盖转动连接，所述驱动轴的另一端与所述电机端盖转动连接，所述驱动轴的另一端设置有锁止螺母。

优选地，所述涡旋压缩机结构还包括压缩机出口端盖，所述压缩机出口端盖上设置有排气口，所述压缩机出口端盖与所述压缩机壳体连接，所述压缩机出口端盖与所述压缩机壳体之间形成排气腔体，所述排气轴内部中空设置，所述排气轴的一端能够与所述排气腔体连通，所述排气轴的另一端能够与所述压缩机腔体连通；所述排气腔体内设置有止回装置，所述止回装置位于所述排气轴的一端。

优选地，所述传动滑环的侧壁开设有若干传动滑环通气孔，所述传动滑环通气孔用于连通所述压缩机腔体和所述排气轴。

优选地，所述从动涡旋盘的背部与所述压缩机壳体之间存在背盘间隙。

优选地，所述主动涡旋盘的表面、所述从动涡旋盘的表面和所述传动滑环的表面均设置有自润滑涂层。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的驱动轴带动主动涡旋盘旋转，主动涡旋盘带动传动滑环旋转，传动滑环带动从动涡旋盘旋转。传动滑环限制主动涡旋盘与从动涡旋盘在各种工况下相对转速始终为零，实现主动涡旋盘与从动涡旋盘的相对相位差固定。本发明的主动涡旋盘与从动涡旋盘均为自转涡旋盘，减小了涡旋盘工作产生的不平衡量，减小了压缩机工作产生的振动与噪音。同时，整个轴系内旋转部件产生不平衡量较小，使涡旋压缩机能够在高工作转速下运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的自转式涡旋压缩机剖面图；

图2为本发明的自转式涡旋压缩机外部示意图；

图3为本发明的主动涡旋盘示意图；

图4为本发明的从动涡旋盘示意图；

图5为本发明的传动滑环示意图；

图6为本发明的侧端盖示意图；

图7为本发明的背盘间隙示意图；

图8为本发明的止回装置主视图；

图9为本发明的止回装置侧视图；

其中：101-控制器壳体，102-控制器盖，2-电机端盖，3-电机壳体，4-侧端盖，401-轴承座，402-通气孔，403-侧端盖密封槽，5-压缩机壳体，501-止回装置，61-定子，62-转子，63-驱动轴，631-传动键，632-第二轴承，633-第三轴承，634-锁止螺母，635-第二骨架密封圈，7-主动涡旋盘，701-第一主动部，702-第一主动摩擦面，703-第二主动部，704-第二主动摩擦面，705-主动涡旋盘密封槽，8-传动滑环，801-第一配合部，802-第二配合部，803-第一摩擦面，804-第二摩擦面，805-第三摩擦面，806-第四摩擦面，807-传动滑环通气孔，9-从动涡旋盘，901-第一从动部，902-第一从动摩擦面，903-第二从动部，904-第二从动摩擦面，905-从动涡旋盘密封槽，10-排气轴，1001-第一轴承，1002-第一骨架密封圈，11-压缩机出口端盖，a-低压腔，b-背盘间隙，c-高压腔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种自转式涡旋压缩机，以解决上述现有技术存在的问题，提高了压缩机工作转速，减小了压缩机体积，提高了压缩机的工作效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图9所示：本实施例提供了一种自转式涡旋压缩机，包括涡旋压缩机结构和驱动电机，涡旋压缩机结构包括压缩机壳体5以及设置在压缩机壳体5中的主动涡旋盘7、从动涡旋盘9、传动滑环8和排气轴10，驱动电机包括电机壳体3以及设置在电机壳体3中的驱动轴63、转子62和定子61，压缩机壳体5与电机壳体3通过侧端盖4连接，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9之间为压缩腔体，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9分别围绕各自的中心转轴转动，主动涡旋盘7的中心转轴与从动涡旋盘9的中心转轴存在固定的偏心距，偏心距为主动涡旋盘7与从动涡旋盘9的设计回转半径，主动涡旋盘7通过传动滑环8带动从动涡旋盘9以相同转速旋转，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9的相位差始终保持180°，转子62、主动涡旋盘7分别与驱动轴63连接，转子62、主动涡旋盘7与驱动轴63同轴设置，主动涡旋盘7与驱动轴63通过传动键631连接，转子62与定子61相对转动，传动滑环8位于主动涡旋盘7和从动涡旋盘9之间，从动涡旋盘9与排气轴10通过紧固件连接，排气轴10与压缩机壳体5通过第一轴承1001转动连接，第一轴承1001为深沟球轴承，第一轴承1001的端面与压缩机壳体5之间设置有第一骨架密封圈1002。

具体地，本实施例中，主动涡旋盘7包括第一盘底、第一涡旋齿、第一主动摩擦部、第二主动摩擦部、第一主动部701和第二主动部703，第一涡旋齿、第一主动摩擦部和第二主动摩擦部均设置在第一盘底上，第一涡旋齿的齿顶设置有沿其型线延伸的主动涡旋盘密封槽705，主动涡旋盘密封槽705内容纳有密封条，密封条与从动涡旋盘9的第二盘底接触，第一主动摩擦部和第二主动摩擦部均位于第一涡旋齿的外侧，第一主动摩擦部和第二主动摩擦部相对设置，第一主动部701设置在第一主动摩擦部上，第二主动部703设置在第二主动摩擦部上，第一主动部701和第二主动部703相对设置。

本实施例中，从动涡旋盘9包括第二盘底、第二涡旋齿、第一从动摩擦部、第二从动摩擦部、第一从动部901和第二从动部903，第二涡旋齿、第一从动摩擦部和第二从动摩擦部均设置在第二盘底上，第二盘底上设置有排气孔，排气孔与排气轴10连通，在涡旋压缩机结构中压缩后的气体由排气孔进入排气轴10排出，第二涡旋齿的齿顶设置有沿其型线延伸的从动涡旋盘密封槽905，从动涡旋盘密封槽905内容纳有密封条，密封条与主动涡旋盘7的第一盘底接触，第一从动摩擦部和第二从动摩擦部均位于第二涡旋齿的外侧，第一从动摩擦部和第二从动摩擦部相对设置，第一从动部901设置在第一从动摩擦部上，第二从动部903设置在第二从动摩擦部上，第一从动部901和第二从动部903相对设置。

本实施例中，主动涡旋盘7的第一涡旋齿和从动涡旋盘9的第二涡旋齿均采用多维共轭曲面涡齿结构。

本实施例中，传动滑环8的一端开设有两个第一配合部801，两个第一配合部801相对设置，两个第一配合部801分别与第一主动部701和第二主动部703匹配并配合传动，两个第一配合部801将传动滑环8的一端的端面分为第一摩擦面803和第二摩擦面804，第一摩擦面803与第一主动摩擦部的第一主动摩擦面702接触，第二摩擦面804与第二主动摩擦部的第二主动摩擦面704接触；传动滑环8的另一端开设有两个第二配合部802，两个第二配合部802相对设置，两个第二配合部802分别与第一从动部901和第二从动部903匹配配并配合传动，两个第二配合部802将传动滑环8的另一端的端面分为第三摩擦面805和第四摩擦面806，第三摩擦面805与第一从动摩擦部的第一从动摩擦面902接触，第四摩擦面806与第二从动摩擦部的第二从动摩擦面904接触；传动滑环8的侧壁开设有若干传动滑环通气孔807，传动滑环通气孔807用于连通压缩机腔体和排气轴10。

本实施例中，第一主动部701和第二主动部703为凸台，第一配合部801为滑槽，第一主动部701和第二主动部703分别在相应的第一配合部801中滑动，第一主动部701和第二主动部703分别与相应的第一配合部801对应配合传动，使得传动滑环8在第一主动部701或第二主动部703-第一配合部801方向平动同时转动；第一从动部901和第二从动部903为凸台，第二配合部802为滑槽，第一从动部901和第二从动部903分别在相应的第二配合部802中滑动，第一从动部901和第二从动部903分别与相应的第二配合部802对应配合传动，使得传动滑环8在第一从动部901或第二从动部903-第二配合部802方向平动同时转动，带动传动滑环8围绕与主动涡旋盘7存在一偏心距的旋转轴转动。传动滑环8限制主动涡旋盘7与从动涡旋盘9在各种工况下相对转速始终为零，实现主动涡旋盘7与从动涡旋盘9的相对相位差固定。

本实施例中，主动涡旋盘7的表面、从动涡旋盘9的表面和传动滑环8的表面均设置有自润滑涂层，实现整机无油自润滑，解决润滑剂与工质互溶的问题。

本实施例中，电机壳体3的下部还设置有电机端盖2，压缩机壳体5与侧端盖4之间为压缩机腔体，侧端盖4、电机壳体3与电机端盖2之间为电机腔体，电机腔体同时作为进气腔体，电机壳体3的靠下位置开设有进气孔，侧端盖4上开设若干通气孔402，通气孔402用于连通电机腔体和压缩机腔体，侧端盖4的中心处设置有与第二轴承632匹配的轴承座401；驱动轴63的一端与侧端盖4通过第二轴承632转动连接，驱动轴63的另一端与电机端盖2通过第三轴承633转动连接，第二轴承632和第三轴承633均为深沟球轴承，驱动轴63的另一端螺纹连接有锁止螺母634，锁止螺母634与第三轴承633之间设置有第二骨架密封圈635。

本实施例中，电机端盖2的下方设置有控制器壳体101和控制器盖102，驱动轴63的另一端和锁止螺母634位于电机端盖2和控制器壳体101之间，控制器壳体101和控制器盖102之间用于放置电机控制器。

本实施例中，涡旋压缩机结构还包括压缩机出口端盖11，压缩机出口端盖11上设置有排气口，压缩机出口端盖11与压缩机壳体5连接，压缩机出口端盖11与压缩机壳体5之间形成排气腔体，排气轴10内部中空设置，排气轴10的一端能够与排气腔体连通，排气轴10的另一端能够与压缩机腔体连通；排气腔体内设置有止回装置501，止回装置501位于排气轴10的一端，止回装置501为现有技术。

本实施例中，进气腔体、压缩腔体和排气腔体形成工作腔体。

本实施例中，传动滑环8与从动涡旋盘9为低压腔a，排气轴10内部为高压腔c，根据不同系统的运行工况，压缩机实际运行压力有一定差异，例如冷却工质为R134a时，低压腔a的压力为0.2MPa，高压腔c的压力为1.5MPa；为防止从动涡旋盘9受到过大的轴向载荷，导致第一轴承1001寿命大幅降低甚至被破坏，从动涡旋盘9背部采用微距背盘间隙技术，即从动涡旋盘9的背部与压缩机壳体5之间存在的背盘间隙b，根据不同系统的运行工况，压缩机实际运行压力有一定差异，需要根据高压腔c和低压腔a的压力对背盘间隙b的尺寸进行调整，例如冷却工质为R134a时，背盘间隙b的大小为0.5mm，背盘间隙b内平均压力为0.8MPa；本实施例在控制泄漏量的同时，使得从动涡旋盘9的背部与压缩机壳体5之间形成背盘间隙b，从而对从动涡旋盘9进行轴向力控制，避免使第一轴承1001寿命降低以及发生破坏。

本实施例中，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9通过传动滑环8连接传动，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9分别围绕着各自的旋转轴线以相同转速旋转，两轴线的距离为压缩机设计偏心距。驱动轴63带动主动涡旋盘7旋转，主动涡旋盘7带动传动滑环8旋转，传动滑环8带动从动涡旋盘9旋转。

本实施例中，压缩机出口端盖11、压缩机壳体5、侧端盖4和电机壳体3通过螺栓实现可拆卸连接，电机壳体3、电机端盖2、控制器壳体101和控制器盖102通过螺栓实现可拆卸连接。

本实施例中，车用空调系统中的冷却工质压强较高，因此在侧端盖4与压缩机壳体5之间、侧端盖4与电机壳体3之间、电机壳体3与电机端盖2之间设置密封条，例如，在侧端盖4上开设侧端盖密封槽403、在电机端盖2上开设电机端盖2密封槽，将密封条放置在侧端盖密封槽403和电机端盖2密封槽中，通过设置密封条可以有效解决压缩机工作时的工质泄露问题。

本实施例的自转式涡旋压缩机工作时，主动涡旋盘7与从动涡旋盘9以相同的转速分别围绕各自的中心转轴转动，主动涡旋盘7的中心转轴与从动涡旋盘9的中心转轴存在固定的偏心距。传动滑环8与主动涡旋盘7、从动涡旋盘9之间的相对运动为第一主动部701或第二主动部703-第一配合部801方向上的直线平动，传动滑环8的牵连运动为主动涡旋盘7的固定转动，所以传动滑环8的绝对运动为相对运动与牵连运动的合成运动。主动涡旋盘7与从动涡旋盘9以相同转速、固定偏心距转动时，以一个涡旋盘(主动涡旋盘7)为参考涡旋盘，另一个涡旋盘(从动涡旋盘9)的相对角速度始终为零，而偏心距的方向不断发生变化，即参考涡旋盘(主动涡旋盘7)固定而另一个涡旋盘(从动涡旋盘9)绕固定偏心距平动，与公转式涡旋压缩机运动方式相同。

本实施例的自转式涡旋压缩机采用工质冷却驱动电机，工质由电机壳体3上设置的进气孔通入，进入电机腔体吸收热量，再通过侧端盖4上的通气孔402进入压缩机腔体，然后通过传动滑环8上的传动滑环通气孔807进入涡旋压缩机工作腔，经过涡旋压缩机结构压缩之后由排气轴10排出，通过压缩机壳体5上设置的止回装置501防止压缩过程中压力脉动导致工质回流。

本实施例的自转式涡旋压缩机无需动平衡重，突破转速限制，一定质量流量下缩小了压缩机的排量，减小了整机的体积；与传统公转涡旋压缩机相比，工作腔体内部气动损失更低，尤其压缩腔体为低动量压缩过程，且排气腔体有一定余隙容积，排气节流损失更小，等熵压缩效率和容积效率更高，提高了压缩机工作转速，提高了压缩机的工作效率。

本发明的主动涡旋盘7与从动涡旋盘9均为自转涡旋盘，减小了涡旋盘工作产生的不平衡量，减小了压缩机工作产生的振动与噪音。同时，整个轴系内旋转部件产生不平衡量较小，使涡旋压缩机能够在高工作转速下运行。在一定质量流量下，提高涡旋压缩机的设计转速可以缩短涡旋盘上的设计涡旋型线，从而减小涡旋盘(主动涡旋盘7与从动涡旋盘9)的半径，减小涡旋压缩机的整体体积。

本发明的自转式涡旋压缩机与公转式涡旋压缩机相比，本发明的自转式涡旋压缩机在工作时，一个压缩腔体两侧涡齿壁面均在运动，能够降低工作时工质与压缩腔体之间的摩擦损失，提高涡旋压缩机的工作效率。

本发明采用中置式的传动滑环8，即传动滑环8位于主动涡旋盘7与从动涡旋盘9之间，有效提高了传动滑环8高速运转时的稳定性，也提高了传动滑环8的结构耐用性。同时传动滑环8也使得主动涡旋盘7与从动涡旋盘9的轴向保持合理的间隙，防止工作时主动涡旋盘7与从动涡旋盘9的齿顶与盘底相互碰撞导致涡旋齿发生变形。

本发明中电机壳体3的靠下位置开设有进气孔，能够有效冷却电机而不需要其他冷却装置，明显减小电机体积与系统复杂度，提高电机工作可靠性。

本发明采用自润滑涂层，自润滑涂层能够有效润滑主动涡旋盘7、从动涡旋盘9和传动滑环8，同时减小主动涡旋盘7和从动涡旋盘9之间的啮合间隙，减小泄漏量，提高压缩效率。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。