用于涡旋压缩机的定涡旋部件和涡旋压缩机的制作方法

1.本实用新型涉及压缩机领域，特别地，涉及用于涡旋压缩机的定涡旋部件和涡旋压缩机。


背景技术：

2.本部分的内容仅提供了与本公开相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
3.压缩机(例如涡旋压缩机等)可以应用于例如制冷系统、空调系统和热泵系统中。在涡旋压缩机的工作过程中，压缩机构经由进气口吸入低压流体并对低压流体进行压缩，被压缩后的高压流体通过压缩机构的排气通道排出，以用于后续工作。压缩机构包括动涡旋部件和定涡旋部件，动涡旋部件和定涡旋部件互相配合以限定一系列流体腔，其中，压缩机构的排气通道通常设置在定涡旋端板的中心处并邻近定涡旋涡卷的涡卷头部，使得该涡卷头部承受较大的内外压力差、承受较大的断裂风险。
4.因此，需要进一步改进定涡旋部件的结构，以改善定涡旋涡卷的涡卷头部部分的强度。


技术实现要素：

5.在本部分中提供本实用新型的总概要，而不是本实用新型完全范围或本实用新型所有特征的全面公开。
6.本实用新型的目的是解决上面提到的一个或多个技术问题。
7.根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于涡旋压缩机的定涡旋部件，包括：
8.定涡旋端板；
9.定涡旋涡卷，所述定涡旋涡卷从所述定涡旋端板的第一侧面延伸，并且包括渐开线部分和位于所述渐开线部分的径向内侧的涡卷头部，其中所述渐开线部分用于与所述涡旋压缩机的动涡旋部件的动涡旋涡卷啮合以限定一系列流体腔；以及
10.排气通道，所述排气通道轴向贯穿所述定涡旋端板并形成在所述涡卷头部的一侧，
11.其特征在于，所述排气通道内设置有加强构件，所述加强构件相对于所述第一侧面下沉第一距离。
12.通过设置加强构件，能够改善定涡旋涡卷的涡卷头部部分的强度，并且，通过使所述加强构件相对于定涡旋端板的第一侧面下沉第一距离，能够使加强构件避免与动涡旋涡卷接触和摩擦，同时由于加强构件与动涡旋涡卷之间存在间距——第一距离，使得排气通道的各个部分之间保持流体连通，从而改善排气通道中的气体流通。
13.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述加强构件包括第一加强肋，所述第一加强肋朝向所述涡卷头部延伸，从而将所述排气通道构造为两个独立的第一排气通道和第二排气通道。其中，第一加强肋朝向涡卷头部延伸，以利于对涡卷头部进行加强。
14.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述第一加强肋朝向所述涡卷头部的端部
部分延伸。
15.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述加强构件还包括第二加强肋，所述第一加强肋和所述第二加强肋的邻近所述涡旋头部的一端相交并且布置成v形。以便更好地对涡卷头部进行加强。
16.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述加强构件还包括第三加强肋，所述第一加强肋与所述第三加强肋彼此交叉布置。以便从不同部位对涡卷头部和排气通道进行加强。
17.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述排气通道包括多个气孔，所述加强构件包括相邻的所述气孔之间的实体加强部。以利于沿着排气通道的整个内周壁对其进行加强。
18.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述多个气孔为多个圆气孔，所述多个圆气孔的直径相同。
19.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述第一距离小于等于所述排气通道的高度的25％。
20.根据本实用新型的一个优选实施方式，所述排气通道紧靠所述涡卷头部的与所述定涡旋端板邻接的边缘。
21.根据本实用新型的另一个方面，提供了一种涡旋压缩机，其特征在于包括如前所述的定涡旋部件。
22.综上所述，根据本实用新型的用于涡旋压缩机的定涡旋部件和涡旋压缩机具有以下有益技术效果：通过改进定涡旋部件的结构，显著改善了定涡旋涡卷的涡卷头部部分的强度、大大降低了涡卷头部处的应力集中，同时保持了排气通道处良好的排气流通效率，并且本实用新型的定涡旋部件和涡旋压缩机结构简单，易于加工制造，具有较高的成本效益和实用价值。
附图说明
23.根据以下参照附图的详细描述，本实用新型的前述及另外的特征和特点将变得更加清楚，这些附图仅作为示例并且不一定是按比例绘制。在附图中采用相同的附图标记指示相同的部件，在附图中：
24.图1示出了根据本实用新型的第一实施例的涡旋压缩机的纵向截面图；
25.图2示出了图1中的定涡旋部件的部分纵向截面示意图；
26.图3示出了图1中的定涡旋部件的从定涡旋端板的第二侧面观察的部分立体示意图；
27.图4示出了图1中的定涡旋部件的从定涡旋端板的第一侧面观察的部分立体示意图；
28.图5示出了图4中的定涡旋部件的局部放大图；
29.图6示出了图4中的定涡旋部件的正视图；
30.图7示出了根据本实用新型的第二实施例的定涡旋部件的从定涡旋端板的第一侧面观察的部分立体示意图；
31.图8示出了图7中的定涡旋部件的正视图；
32.图9示出了根据本实用新型的第三实施例的定涡旋部件的从定涡旋端板的第一侧面观察的部分正视图；
33.图10示出了根据本实用新型的第四实施例的定涡旋部件的从定涡旋端板的第一侧面观察的部分正视图；
34.图11示出了根据本实用新型的第五实施例的定涡旋部件的从定涡旋端板的第一侧面观察的部分正视图；
35.图12示出了包括根据本实用新型的第一实施例至第五实施例的定涡旋部件的涡旋压缩机与现有技术的涡旋压缩机的对比测试结果图，其中，对定涡旋部件在工作中的应力进行了检测，并示出了最大应力数据；以及
36.图13示出了根据本实用新型的第一实施例的涡旋压缩机和现有技术的涡旋压缩机的安全边界曲线图。
具体实施方式
37.下面参照附图1
‑
11所示的具体实施例对本实用新型进行详细描述。以下详细描述仅仅是出于说明目的，而不是对本实用新型及其应用或用途的限制。
38.在下述各实施例中，为了便于描述而以低压侧立式涡旋压缩机为示例，即，压缩机构位于低压区域中。可以理解的是，根据本实用新型的涡旋压缩机也可以是高压侧涡旋压缩机(即，压缩机构位于高压区域中)、卧式涡旋压缩机等任何其他合适类型的涡旋压缩机。
39.首先，参照附图1描述根据本实用新型的第一实施例的涡旋压缩机的整体构型。
40.如图1所示，涡旋压缩机100可以包括壳体10、电动马达(包括定子14和转子15)、驱动轴16、主轴承座18、动涡旋部件24、定涡旋部件22。动涡旋部件24和定涡旋部件22构成适于压缩工作流体(例如制冷剂)的压缩机构cm，其中，定涡旋部件22包括定涡旋端板222、从定涡旋端板222的第一侧面p1延伸的定涡旋涡卷224和位于定涡旋端板222的大致中心处的排气通道220；动涡旋部件24包括动涡旋端板242、动涡旋涡卷244和毂部240。在压缩机构cm内限定有与压缩机构cm的进气口流体连通的开放的吸气腔，以及由定涡旋涡卷224与动涡旋涡卷244接合形成的用于对工作流体进行压缩的一系列封闭的压缩腔，经过压缩的高温高压流体经由排气通道220排出至压缩机构cm外部。
41.电动马达包括定子14和转子15。转子15用于对驱动轴16进行驱动以使驱动轴16绕其旋转轴线相对于壳体10旋转，驱动轴16可操作地联接至动涡旋部件24的毂部240，动涡旋部件24经由驱动轴16而被驱动，从而借助十字滑环而能够相对于定涡旋部件22进行平动转动——即绕动(亦即，动涡旋部件24的轴线相对于定涡旋部件22的轴线公转，但是动涡旋部件24和定涡旋部件22二者本身并未绕它们各自的轴线旋转)。由此，压缩机构cm经由进气口吸入低压流体并通过一系列封闭的压缩腔对流体进行压缩并经由排气通道220排出高压流体。
42.参见图4，定涡旋涡卷224包括渐开线部分2241和位于渐开线部分2241的径向内侧的涡卷头部2240，其中，渐开线部分2241与动涡旋涡卷244彼此啮合而限定位于径向外侧的吸气腔(低压)、靠近径向中心的排气腔(高压)、以及从径向外侧向径向中心体积逐渐减小的一系列封闭的压缩腔，定涡旋端板222的大致中心处的排气通道220与所述排气腔连通。通常，排气通道220设置为轴向贯穿定涡旋端板222并且设置在涡卷头部2240的一侧，并且
更优选地，在本实用新型中，排气通道220沿着涡卷头部2204的与定涡旋端板222相接的径向内边缘的至少一部分延伸，由此会使得涡卷头部2240以及排气通道220附近的区域强度下降，并且承受较大的内外压差而导致应力集中于该部分中，存在较高的断裂失效风险。为此，本实用新型对定涡旋部件22的结构进行了改进。下文将参照附图2
‑
6对图1中的第一实施例的定涡旋部件22的具体结构进行详细描述。
43.图2示出了图1中的定涡旋部件22的部分纵向截面示意图；图3示出了图1中的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第二侧面p2观察的部分立体示意图；图4示出了图1中的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第一侧面p1观察的部分立体示意图；图5示出了图4中的定涡旋部件22的局部放大图；图6示出了图4中的定涡旋部件22的正视图。具体地，参照图4可知，定涡旋涡卷224以螺旋形从定涡旋端板222的第一侧面p1延伸，并且定涡旋涡卷224包括渐开线部分2241和涡卷头部2240，涡卷头部2240包括具有凸形端面2242的端部部分2245以及具有凹形内侧面2244且位于端部部分2245与渐开线部分2241之间的过渡部2243。排气通道220贯穿定涡旋端板222延伸。排气通道220紧靠凸形端面2242和凹形内侧面2244的一部分的边缘延伸，由此可以确保或增加排气量。应当理解的是，在本实用新型中，“紧靠”指的是将排气通道220设置为尽可能地靠近定涡旋涡卷224，但是允许由于工艺需求、公差等原因造成的略微的偏差。
44.如图2和图3所示，定涡旋端板222包括与第一侧面p1相反的第二侧面p2，在本实施例中，优选地，定涡旋端板222包括从第二侧面p2朝向第一侧面p1的方向下沉的凹部223，排气通道220设置成从第一侧面p1贯穿至凹部223的底面2230，并于底面2230处开口。凹部223通常设置成用于对排气气流进行导流等目的。由于凹部223的设计，也可能使得排气通道220附近区域的强度下降。为此，在本实用新型中，在排气通道220中设置有加强构件来改善强度，并且，加强构件优选地在排气通道220中朝向涡卷头部2240延伸、更优选地邻接涡卷头部2240，以更好地加强涡卷头部2240处的强度。特别地，对于排气通道较大的情况、排气通道紧靠定涡旋涡卷的情况、定涡旋端板较薄的情况等，加强构件的设置是特别有利的。
45.如图3至图6所示，优选地，在此第一实施例中，加强构件包括一个第一加强肋k，第一加强肋k线性延伸穿过排气通道220并且两端连接至排气通道220的内周壁221，其中，第一加强肋k的一端优选地邻接涡卷头部2240，以利于为涡卷头部2240提供加强作用，具体地，如图4所示，第一加强肋k从过渡部2243延伸并邻接头部部分2245——即，从凸形端面2242和凹形内侧面2244二者各自的一部分延伸，并且第一加强肋k与过渡部2243的凹形内侧面2244形成70
°
至90
°
的角度α——该角度α具体是指在平行于定涡旋端板222的平面上所形成的角度，特别地，在图6中用一条延长线来示意性地标示出凹形内侧面2244的与第一加强肋k邻接的侧面处的切面，以更清楚地标示角度α。应当理解的是，由于涡卷头部2240的不同区域处具有不同的曲率或弯曲方向，因此，本实用新型中所涉及的各个加强肋相对于涡卷头部2240的侧面——例如凹形内侧面2244或凸形端面2242——的角度(如本文中的角度α和β)均可以指示一个大致的角度范围，而不限于仅指示相对于涡卷头部2240的某个具体位置处的精确角度。在本实施例中，第一加强肋k优选地构造成具有基本恒定的宽度——即，第一加强肋k沿着延伸方向具有形状和尺寸基本相同的横截面，并且宽度(即，最小宽度)不小于2mm，更优选地不小于3mm，并且在第一加强肋k的与内周壁221连接的端部具有圆倒角以增大接触面积从而降低局部应力。本领域普通技术人员应当理解的是，本文中的“基
本恒定”包括一定范围内的公差，并且意指加强构件(包括第一加强肋k以及下文将描述的第一加强肋k’、第二加强肋k”、第三加强肋k
”’
)的大部分部段具有恒定的宽度，如图6中最佳示出的，仅在端部处设置有圆倒角，这种调整是允许的，并且，根据实际应用的不同，加强构件的具体尺寸和形状可以进行调节。
46.特别地，对于需要对涡卷头部2240的端部部分2245进行着重加强的应用，第一加强肋k也可以优选地直接从端部部分2245延伸，从而对端部部分2245提供更好的加强作用。
47.进一步，优选地，根据本实用新型的所述加强构件构造成相对于第一侧面p1下沉第一距离l1，以使所述加强构件避免与动涡旋涡卷接触和摩擦，并且改善排气通道的气体流通。具体地，参照图3至图5可知，第一加强肋k包括相反的第一面k1和第二面k2，如图5所示，优选地，第一加强肋k构造成使得第一面k1相对于定涡旋端板222的第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1(尽管图5中仅示出了第一加强肋k的一端下沉第一距离l1，应理解，第一加强肋k的另一端优选地也同样地下沉第一距离l1)。这种构型使得第一加强肋k能够在定涡旋涡卷224与动涡旋涡卷244彼此啮合期间避免与动涡旋涡卷244接触摩擦，并保持与动涡旋涡卷244的端部之间存在一定间距(大于等于第一距离l1)，从而使得被第一加强肋k分隔开的排气通道220的两个独立的第一排气通道和第二排气通道之间始终保持流体连通，从而提高排气流通效率。优选地，第一距离l1可以设置为小于等于排气通道220的高度——即，第一侧面p1与凹部223的底面2230之间的间距——的25％。在本实施例中，第一距离l1可以设置为约1mm。并且优选地，第二面k2与底面2230齐平。
48.应当理解的是，在本实用新型中，排气通道220从定涡旋端板222的第一侧面p1贯穿至第二侧面p2。当定涡旋端板222包括凹部223时，凹部223的底面2230可以被视为定涡旋端板222的第二侧面p2的一部分，在这种情况下，排气通道220从第一侧面p1贯穿至凹部223的底面2230并于底面2230处开口，排气通道220的高度为第一侧面p1与底面2230之间的间距。但实际应用中定涡旋端板222也可以不包括凹部223，相应地，在不包括凹部223的情况下，排气通道220仍从第一侧面p1贯穿至第二侧面p2，并且排气通道220的高度为第一侧面p1与第二侧面p2之间的间距，因此，第一距离l1也可以相应地小于等于第一侧面p1与第二侧面p2之间的间距的25％，并且第二面k2可以与第二侧面p2齐平。
49.图7示出了根据本实用新型的第二实施例的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第一侧面p1观察的部分立体示意图；图8示出了图7中的定涡旋部件22的正视图。如图7和图8所示，在第二实施例中，所述加强构件包括两个彼此交叉设置的第一加强肋k’和第二加强肋k”。第二实施例中的第一加强肋k’和第二加强肋k”与第一实施例中的第一加强肋k具有相似的构型，即，相似的尺寸和形状，并且第一加强肋k’和第二加强肋k”也与第一加强肋k一样相对于定涡旋端板222的第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1。区别在于，在第二实施例中，仅第一加强肋k’从过渡部2243延伸并邻接端部部分2245、并且与过渡部2243的凹形内侧面2244形成70
°
至90
°
的角度α——该角度α具体是指在平行于定涡旋端板222的平面上所形成的角度，以利于为涡卷头部2240提供加强作用，而第二加强肋k”设置为与第一加强肋k’相交，从而使得第二加强肋k”远离端部部分2245。并且，如图8所示，优选地，第二加强肋k”设置为与第一加强肋k’正交——所述正交具体是指在平行于定涡旋端板222的平面上所形成的90
°
十字形。这种构型能够进一步从不同的角度对排气通道220周围的区域进行加强。
50.图9示出了根据本实用新型的第三实施例的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第一侧面p1观察的部分正视图。如图9所示，在第三实施例中，所述加强构件也包括第一加强肋k’和第三加强肋k
”’
。第三实施例中的第一加强肋k’和第三加强肋k
”’
与第一实施例中的第一加强肋k具有相似的构型，即，相似的尺寸和形状，并且第一加强肋k’和第三加强肋k
”’
也与第一加强肋k一样相对于定涡旋端板222的第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1。区别在于，第一加强肋k’和第三加强肋k
”’
两者的一端相连并且均从过渡部2243延伸并邻接端部部分2245——即，第一加强肋k’和第三加强肋k
”’
在邻近涡旋头部2240的一端处彼此相交并且布置成v形，以利于为涡卷头部2240提供更好的加强作用，其中，第一加强肋k’延伸成与过渡部2243的凹形内侧面2244形成30
°
至40
°
的角度α——该角度α具体是指在平行于定涡旋端板222的平面上所形成的角度，第三加强肋k
”’
位于第一加强肋k’与凹形内侧面2244之间，并且第三加强肋k
”’
与第一加强肋k’形成70
°
的角度β——该角度β具体是指在平行于定涡旋端板222的平面上所形成的角度。同样地，这种构型也能够进一步从不同的角度对排气通道220周围的区域进行加强。
51.本领域普通技术人员应当理解的是，上述加强肋的数目、尺寸、形状以及布置方式可以根据实际需求进行调整，通过参照上述实施例，本领域普通技术人员能够做出各种改型。
52.图10示出了根据本实用新型的第四实施例的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第一侧面p1观察的部分正视图。如图10所示，排气通道220包括多个气孔，该气孔在本实用新型中优选地为圆气孔h，所述加强构件包括相邻的圆气孔h之间的实体加强部s，圆气孔优选地，在第四实施例中，多个圆气孔h具有相同的直径，并且其直径优选地在3mm与4mm之间，更优选地，圆气孔h具有3mm直径，并且，圆气孔h的设置或分布(例如，密度、气孔通流面积等)以有利于提高涡卷头部2240的强度的方式设置，例如，使得越靠近涡卷头部2240或越靠近端部部分2245则实体加强部s所占的面积越大，从而在保证对涡卷头部2240的加强作用的同时确保高排气效率。并且，实体加强部s与第一实施例中的第一加强肋k一样相对于定涡旋端板222的第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1，即，实体加强部s的与排气通道220的内周壁221相接的整个外周缘相对于第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1，从而确保多个圆气孔h之间始终保持流体连通，以提高排气效率。这种构型利于对排气通道220的整个内周壁221进行加强，并且易于加工和灵活调整圆气孔h的尺寸和数目。
53.图11示出了根据本实用新型的第五实施例的定涡旋部件22的从定涡旋端板222的第一侧面p1观察的部分正视图。第五实施例与第四实施例大体相同，即，排气通道220包括多个圆气孔h1和h2，所述加强构件包括相邻的圆气孔h1和h2之间的实体加强部s，圆气孔并且实体加强部s的与排气通道220的内周壁221相接的整个外周缘相对于第一侧面p1朝向第二侧面p2的方向下沉第一距离l1，从而确保多个圆气孔h1和h2之间始终保持流体连通。区别在于，在第五实施例中，多个圆气孔h1和h2可以各自具有不同的直径，以能够更加灵活地调整多个圆气孔h1和h2的尺寸和分布。优选地，多个圆气孔h1和h2总体包括两类不同直径的圆气孔h1和h2，即，包括4mm直径的圆气孔h1和3mm直径的圆气孔h2。总体上，圆气孔h1和h2的设置或分布(例如，密度、气孔通流面积等)以有利于提高涡卷头部2240的强度的方式设置，例如，使得：越靠近涡卷头部224——更优选地，越靠近端部部分2245——的圆气孔h1
直径越大(4mm直径)，越远离涡卷头部224——更优选地，越远离端部部分2245——的圆气孔h2直径越小(3mm直径)，从而在保证对涡卷头部2240的加强作用的同时确保高排气效率。这种构型便于更加灵活地调整圆气孔h1和h2的数目、尺寸和分布，从而满足不同需求。
54.图12示出了包括根据本实用新型的第一实施例至第五实施例的定涡旋部件22的涡旋压缩机100与现有技术的涡旋压缩机的对比测试结果图，其中，该测试对定涡旋部件在工作中的应力进行了检测，并示出了最大应力数据。如图12所示，相比于现有技术的涡旋压缩机中的定涡旋部件的最大应力(通常集中于涡卷头部)，本实用新型的第一实施例至第五实施例中的定涡旋部件的最大应力均显著降低，这说明本实用新型通过设置如上所述的加强构件而大大降低了定涡旋部件的涡卷头部以及周围区域的应力集中，显著增强了该区域的强度，具有显著的技术进步性。
55.进一步，图13示出了根据本实用新型的第一实施例的涡旋压缩机100和现有技术的涡旋压缩机的安全边界曲线图，越靠近安全边界曲线则说明安全余量越小。如图13所示，同样工作条件下，根据本实用新型的第一实施例的涡旋压缩机100具有比现有技术的涡旋压缩机更大的安全余量，从而确保更高的安全性和可靠性，能够延长定涡旋部件和涡旋压缩机的使用寿命。
56.虽然已经参照示例性具体实施方式对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性具体实施方式以及其中的各个特征做出各种改型和组合。