专利名称：具有顶部密封件和延伸推力区的涡旋压缩机本体的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及用于压缩制冷剂的涡旋压缩机，更具体地说，涉及这种涡旋压缩 机的涡旋压缩机本体之间的密封和负载承载机构。
背景技术：
涡旋压缩机是一种用来压缩制冷剂的特定类型的压缩机，其用于诸如制冷、空气 调节、工业冷却和冷冻器等应用和/或可使用压缩流体的其他应用。这种现有涡旋压缩 机是已知的，例如在Hasemann申请的第6，398，530号美国专利、Kammhoff等人申请的第 6，814，551号美国专利、Kammhoff等人申请的第6，960，070号美国专利和Kammhoff等人 申请的第7，112,046号美国专利中给出了示例性描述，上述所有这些专利都已经转让给与 本案的受让人密切相关的比策尔(Bitzer)公司。由于本案揭示内容属于可在这些或其他 涡旋压缩机中实施的改进，因此，第6，398，530号美国专利、第7，112，046号美国专利、第 6，814，551号美国专利和第6，960，070号美国专利的全部揭示内容以全文引用的方式并入 本文中。正如这些专利所示例性描述的那样，涡旋压缩机传统地包括外罩，外罩内容纳有 涡旋压缩机。涡旋压缩机包括第一和第二涡旋压缩机构件。第一压缩机构件通常静止不动 地设置且固定在外罩中。第二涡旋压缩机构件可相对于第一涡旋压缩机构件运动，以压缩 位于各自基座上方并相互啮合的各自涡旋肋之间的制冷剂。传统地，可动涡旋压缩机构件 可围绕中心轴线并沿着一个轨道路径被驱动，以实现压缩制冷剂的目的。经常在同一外罩 内提供一个典型地为电动马达的适当驱动单元，以驱动可动涡旋构件。举例来说，如在第7，112,046号美国专利中示例性说明的那样，各涡旋压缩机本 体的螺旋式涡旋肋可界定轴向延伸的螺旋式凹槽，在所述螺旋式凹槽中设有在另一涡旋压 缩机本体的基座上啮合的螺旋式顶部密封件(例如参见'046专利的图7，示出了用于顶部 密封件的凹槽)。这种顶部密封件(顶封)提供一个涡旋压缩机本体的涡旋顶部与另一涡 旋压缩机本体的基座之间的密封，从而大致防止压缩流体从内部压缩室中泄露，所述内部 压缩室具有比在涡旋肋另一侧界定的外部室更高的压缩状态，该外部室具有较低的压缩状 态。涡旋顶部密封件高度有效且提供非常良好的密封性能并从而保持高压缩效率。然而， 这种涡旋顶部密封设计存在潜在缺陷。具体地说，如果技术人员不当地安装涡旋压缩机或 电耦合压缩机而使其反向驱动，则产生导致相对的涡旋压缩机本体在真空压力下彼此抽吸 的真空状态。涡旋顶部密封件的弹性特性被克服，从而在涡旋顶部上留下相对薄的金属表 面材料，其可深入另一涡旋压缩机本体并快速对其造成损害，从而产生危害。本发明针对在现有技术基础上的改进。
发明内容
本发明大致针对在涡旋压缩机本体中的至少一个上提供延伸推力区，以提供名义 反向工作能力，或在两个涡旋压缩机本体沿轴向被推压到一起的情况下提供轴向负载承载能力。在其中涡旋压缩机本体反向运行的不当安装情况下的一个潜在优点在于，技术人员 在可能出现显著危害之前将有非常多的时间且典型地足够多的时间断开或关断涡旋压缩 机。举例来说，技术人员在观察和听到涡旋压缩机反向工作时，可断开涡旋压缩机并从而防 止对涡旋压缩机的损害。接着可正确地配置压缩机。存在可用于实现上述目的的若干方面， 这些方面单独可获得专利或组合起来可获得专利，这些方面包括但不限于下述内容。本发明的一个方面提供从涡旋本体基座延伸的推力肋，所述推力肋没有顶部密封 件且从而可提供相当大的推力面表面区域。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括 第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从第一 基座伸出的第一涡旋肋，第二涡旋压缩机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋 肋。第一和第二基座在轴向上隔开，第一和第二涡旋肋相互容纳，以在进口区与出口区之间 界定至少一个压缩室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口 区流动至出口区的流体。顶部密封件从第一涡旋肋轴向伸出，且适于密封啮合第二基座，以 密封所述压缩室。推力肋从第一基座轴向伸出且界定与第二基座相邻的推力面。推力肋没 有顶部密封件。本发明的另一个方面针对一个涡旋压缩机本体上的推力区，所述推力区围绕另一 涡旋压缩机本体的涡旋肋，其中推力区的一部分提供顶部密封件且另一部分没有顶部密封 件。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机 本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从第一基座伸出的第一涡旋肋，第二涡旋压缩 机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋肋。第一和第二基座在轴向上隔开，所 述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压缩 室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口区流动至出口区的 流体。顶部密封件从第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合第二基座，以密封所述至少一个 压缩室。设置围绕第二涡旋肋的推力区，推力区的第一部分支撑顶部密封件，推力区的第二 部分没有顶部密封件。本发明的再一个方面针对涡旋本体之一上的较宽推力区，该推力区围绕涡旋肋的 内部区。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压 缩机本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋，第二 涡旋压缩机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋肋。第一和第二基座在轴向上 隔开，第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压 缩室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口区流动至出口区 的流体。在第一涡旋顶部中界定大致涡旋形凹槽，顶部密封件位于该凹槽中且从第一涡旋 肋的顶部轴向伸出。顶部密封件适于密封啮合所述第二基座。第一涡旋顶部包含内部区和 第二推力区，内部区具有大致垂直于所述轴线测得的第一平均宽度，第二推力区具有大致 垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，第二平均宽度比所述第一宽度大，以承载反向推力 负载。在又一个方面中，本发明提供一种用于承载反向推力负载同时在涡旋压缩机内轴 向密封的方法。该方法包括在正常工作过程中沿第一方向驱动第一和第二涡旋压缩机本 体；在第一和第二涡旋压缩机本体之间压缩流体；密封一个本体的第一涡旋肋与另一个本 体的第二基座之间的界面，以便于压缩流体；使反向推力表面与密封界面隔开；在第一和第二涡旋压缩机本体沿与第一方向相反的第二方向被驱动的情况下使反向推力表面与所 述第二基座啮合；以及提供足够的反向推力表面区域(表面面积)，以在发生将导致所述涡 旋压缩机本体被反向驱动的不当工作的情况下使技术人员具有足够多的时间来检测和改 正涡旋压缩机本体的不当安装。从结合附图给出的以下详细描述中将可以更清楚地理解本发明的其他方面、目的 和优点。
附图并入说明书中并构成说明书的一部分，这些附图举例说明本发明的若干方 面，且与具体实施方式
一起用于解释本发明的原理。附图中图1是根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件的横截面；图2是图1所示的涡旋压缩机实施例的上部分的等距图的部分横截面和截取图；图3是与图2相似但放大的视图，该图从不同角度和截面得到，以示出其他结构特 征；图4是图1的实施例的下部分的部分横截面和截取图；图5是固定涡旋压缩机本体的底侧的大致等距图，示出了根据本发明的一个实施 例的延伸反向推力区；图6是涡旋压缩机本体的大致等距图的部分横截面和截取图；图7a和图7b是穿过涡旋肋的具有两种略微不同变化(出于示范目的而夸大或未 按比例绘制)的横截面图，示出了延伸推力区相对于密封顶部区域的抬高。虽然将结合某些优选实施例来描述本发明，但是没有任何意图将本发明局限于这 些实施例。相反，其意图涵盖所有包含在权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有 替代物、修改和等同物。
具体实施例方式附图中举例图解了根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件10，其大体包括外 罩12，在该外罩12内涡旋压缩机14可由驱动单元16驱动。涡旋压缩机组件可配置在制冷 剂回路中，以用于制冷、工业冷却、冷冻、空气调节或需要压缩流体的其他合适应用。合适的 连接端口提供与制冷回路的连接，并包括延伸穿过外罩12的制冷剂入口 18和制冷剂出口 20。通过操作驱动单元16以运行涡旋压缩机14并从而压缩在高压压缩状态下从制冷剂入 口 18进入并从制冷剂出口 20排出的合适制冷剂或其他流体，可运行涡旋压缩机组件10。外罩12可表现为许多形式。在优选实施例中，外罩包括多个壳部分，并且优选包 括三个壳部分，即包括中心圆柱形罩部分24、顶端罩部分26和底端罩部分28。优选地，罩 部分24、26和28由合适的钢板构成并焊接在一起，以形成永久外罩12封闭件。然而，如果 需要拆分外罩，则可采用其他外罩构造，这些构造可包括金属铸件或机加工零件。中心罩部分24优选为圆柱形且与顶端和底端罩部分26、28套叠地相互配合。这 形成用于容纳涡旋压缩机14和驱动单元16的封闭腔30。顶端和底端罩部分26、28中的 每一个大体呈圆顶状且包括各自的圆柱形侧壁区32、34，以与中心部分24匹配，并提供对 外罩12的顶端和底端的封闭。从图1中可知，顶侧壁区32与中心罩部分24套叠地交迭，并沿着圆形焊接区从外部焊接到中心罩部分24的顶端。类似地，底端罩部分28的底侧壁 区34与中心罩部分24套叠地相互配合(但是在图中示出为安装到中心罩部分24的内部 而非外部)，且通过圆形焊接区从外部焊接。驱动单元16可优选地表现为电动马达组件40的形式，所述电动马达组件40由 上、下轴承构件42、44支撑。电动马达组件40可操作地转动并驱动轴46。电动马达组件 40大体包括外部环形马达罩48、包括电线圈的定子50和与驱动轴46联接从而一起转动的 转子52。可对定子50通电，以可转动地驱动转子52并进而使驱动轴46围绕中心轴线54 转动。参照图1和4，下轴承构件44包括大体圆柱形的中心毂58，该中心毂58包括中心 套管和开口，以设置圆柱形轴承60，驱动轴46以轴颈方式设置在所述圆柱形轴承60上，以 获得转动支撑。多个臂62且典型地至少三个臂优选以相等的角间隔从中心轴承毂58径向 向外伸出。这些支撑臂62相互啮合，并坐落于由底部罩部分28的底侧壁区34的终止圆边 提供的圆形坐落表面64上。同样，底部罩部分28可用以安置、支撑和坐落下轴承构件44 并进而充当可在其上支撑涡旋压缩机的内部零件的基座。下轴承构件44则借助形成于下轴承构件44的板状横档区(Iedgeregion) 68上的 圆形座66支撑圆柱形马达罩48，所述板状横档区沿着中心毂58的顶部向外伸出。支撑臂 62也优选相对于中心罩部分的内径设定高精度公差。臂62可与中心罩部分24的内径表面 啮合，以居中地安置下轴承构件44，并进而保持中心轴线54的位置。这可以借助下轴承构 件44与外罩12之间的过盈配合和压配合支撑配置(例如参见图4)实现。或者，根据一个 更优选配置，如图1所示，下轴承与下罩部分28啮合，而下罩部分28又附着至中心部分24 上。类似地，可沿着下轴承构件44的阶梯式座66利用过盈配合和压配合支撑外部马达罩 48。如图所示，可使用螺钉将马达罩紧固到下轴承构件44上。驱动轴46由多个直径渐小的部分46a_46d构成，这些部分相对于中心轴线54同 心对准。最小直径部分46d被设置轴颈，以在下轴承构件44内转动，而次小部分46c提供 台阶72，以将驱动轴46轴向支撑在下轴承构件44上。最大部分46a被设置轴颈，以在上轴 承构件42内转动。驱动轴46进一步包括偏移偏心驱动部分74，该偏移偏心驱动部分74具有围绕相 对于中心轴线54偏移的偏移轴线的圆柱形驱动表面75。该偏移驱动部分74以轴颈方式设 置在涡旋压缩机14的可动涡旋构件的腔中，以在驱动轴46围绕中心轴线54旋转时，沿着 一个轨道路径驱动涡旋压缩机的可动构件。为了润滑所有这些轴承表面，外罩12在底端设 置了润滑油槽76，在上述润滑油槽中提供了适当的润滑油。驱动轴46具有润滑油管和推 动器78，该推动器在驱动轴旋转时充当油泵并进而将油从润滑油槽76泵出到界定在驱动 轴46中的内部润滑油通路80中。在驱动轴46转动期间，离心力作用，以克服重力作用将 润滑油向上驱动穿过润滑油通路80。润滑油通路80包括图示的各种径向通道，用以通过离 心力将油供给至合适的轴承表面并进而按要求润滑滑动表面。上轴承构件42包括中心轴承毂84，驱动轴46的最大部分46a以轴颈方式设置在 所述中心轴承毂84中以转动。支撑腹板86从轴承毂84向外延伸，该支撑腹板86与外周 支撑边缘88汇合。环形阶梯式座表面90沿支撑腹板86设置，所述环形阶梯式座表面90 可与圆柱形马达罩48的顶端过盈配合和压配合，以进而提供轴向和径向定位。马达罩48也可用螺钉紧固到上轴承构件42上。外周支撑边缘88也可包括可与外罩12过盈配合和 压配合的外部环形阶梯式座表面92。举例来说，外周边缘88可轴向啮合座表面92，也就是 说，在与轴线54垂直的横向平面上啮合并且不穿过直径。为了定中心，在表面92的正下方 提供中心罩部分24与支撑边缘88之间的直径配合。具体地说，在套叠的中心和顶端罩部 分24、26之间界定内部圆形台阶94，其与上轴承构件42的外部环形台阶92轴向和径向地 设置。上轴承构件42也经由轴向推力表面96通过轴承支撑向可动涡旋构件提供轴向推 力支撑。虽然这可由单一整体零件完整提供，但是图示为由单独的套环构件98提供，所述 套环构件98沿阶梯式环形界面100与上轴承构件42的上部分相互配合。套环构件98界 定中心开口 102，所述中心开口的尺寸足够大，以容纳偏心偏移驱动部分74并允许其进行 在可动涡旋压缩机构件112的容纳部分内进行的轨道偏心运动。现在更详细地描述涡旋压缩机14，涡旋压缩机本体由优选包括静止的固定涡旋压 缩机本体Iio和可动涡旋压缩机本体112的第一和第二涡旋压缩机本体提供。可动涡旋压 缩机本体112配置成为了压缩制冷剂而相对于固定涡旋压缩机本体110进行轨道运动。固 定涡旋压缩机本体包括从板状基座116轴向伸出并设计成螺旋形的第一肋114。类似地，第 二可动涡旋压缩机本体112包括从板状基座120轴向伸出并设计成类似的螺旋形的第二涡 旋肋118。涡旋肋114、118相互啮合且在相应的另一压缩机本体112、110的相应基座表面 120、116上密封地邻接。结果，在涡旋肋114、118与基座120之间形成多个压缩室122。在 室122内，进行制冷剂的逐步压缩。制冷剂经由围绕涡旋肋114、118的进口区124以初始 低压在外部径向区域中流动(例如参见图2-3)。在室122中逐步压缩(室沿径向向内逐步 界定)后，制冷剂经由在固定涡旋压缩机本体110的基座116中居中地界定的压缩出口 126 排出。已压缩到高压的制冷剂可在涡旋压缩机工作过程中经由压缩出口 126排出室122。可动涡旋压缩机本体112啮合驱动轴46的偏心偏移驱动部分74。更具体地说，可 动涡旋压缩机本体112的容纳部分包括圆柱形套管驱动毂128，上述圆柱形套管驱动毂128 利用设置在其中的可滑动轴承表面可滑动地容纳偏心偏移驱动部分74。详言之，偏心偏移 驱动部分74啮合圆柱形驱动毂128，以在驱动轴46围绕中心轴线54转动过程中使可动涡 旋压缩机本体112沿着围绕中心轴线54的轨道路径运动。考虑到该偏移关系导致相对于 中心轴线54的重量失衡，组件优选包括以固定角定向安装到驱动轴46上的配重130。配 重130用以补偿由偏心偏移驱动部分74和沿轨道路径驱动的可动涡旋压缩机本体112导 致的重量失衡(例如，尤其是，涡旋肋不均衡地保持平衡)。配重130包括附着套环132和 补偿重量区134 (参见图2中最佳示出的配重)，所述补偿重量区134提供配重效应并进而 与用于平衡目的的下配重135协作平衡围绕中心轴线54旋转的零件的总重量。这通过内 部平衡或消除惯性力而减少了总组件的振动和噪音。参照图1-3，尤其参照图2，可以看到涡旋压缩机的导向运动。为了引导可动涡旋 压缩机本体12相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道运动，可提供合适的键联轴器140。 键联轴器在涡旋压缩机领域通常称为“十字滑块联轴器”。在本实施例中，键联轴器140包 括外环本体142并包括两个沿第一横向轴线146线性隔开的第一键144，上述第一键在也沿 着第一轴线146线性隔开且对准的两个相应键槽导轨148内紧密且线性地滑动。键槽导轨 148由静止的固定涡旋压缩机本体界定，这样，键联轴器140沿第一横向轴线146的线性运动为相对于外罩12并垂直于中心轴线54的线性运动。键可包括狭槽、凹槽或图示从键联 轴器140的外环本体142伸出的突起。这种对第一横向轴线146上的运动的控制引导可动 涡旋压缩机本体112的全部轨道路径中的一部分。另外，键联轴器包括四个第二键152，其中，相对的成对的第二键152相对于与第 一横向轴线146垂直的第二横向轴线154线性对准且大体平行。存在两组协作以接收伸出 的滑动导向部156的第二键152，上述滑动导向部156在可动涡旋压缩机本体112的相反侧 从基座120伸出。导向部156线性啮合并被引导，以借助于导向部156沿着成组的第二键 152的滑动线性导向运动而进行沿着第二横向轴线的线性运动。借助于键联轴器140，可动涡旋压缩机本体112具有相对于固定涡旋压缩机本体 110沿着第一横向轴线146和第二横向轴线154的受限运动。这样能够防止可动涡旋本体的 任何相对转动，因为它只能进行平移运动。更具体地说，固定涡旋压缩机本体110将键联轴 器140的运动限制为沿着第一横向轴线146的线性运动；而键联轴器140在沿着第一横向 轴线146运动时又携带可动涡旋压缩机本体112与其一起沿着第一横向轴线146运动。另 外，可动涡旋压缩机本体可借助容纳于第二键152之间且可在其间滑动的导向部分156提 供的相对滑动运动独立地沿着第二横向轴线154相对于键联轴器140运动。通过允许在两 个相互垂直的轴线146、154上同时运动，驱动轴46的偏心偏移驱动部分74提供的在可动 涡旋压缩机本体112的圆柱形驱动毂128上的偏心运动被转化为可动涡旋压缩机本体112 相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道路径运动。更详细地参照固定涡旋压缩机本体110，此本体110固定在上轴承构件42上，上 述固定通过在它们之间轴向且竖直延伸并围绕可动涡旋压缩机本体112的外侧的延伸件 实现。在示例性给出的实施例中，固定涡旋压缩机本体110包括在涡旋肋的相同侧从基座 116伸出的多个轴向伸出支柱158(参见图2)。这些支柱158啮合且坐落在上轴承构件42 的顶侧上。优选地，螺栓160 (图2)被提供，以将固定涡旋压缩机本体110紧固到上轴承构 件42上。螺栓160轴向延伸穿过固定涡旋压缩机本体的支柱158，并且紧固且旋紧到上轴 承构件42中的对应螺纹开口中。为了进一步支撑及固定所述固定涡旋压缩机本体110，固 定涡旋压缩机本体的外周包括圆柱形表面162，上述圆柱形表面162紧密容纳在外罩10的 圆柱形内表面上，更具体地说，容纳在顶端罩部分26上。表面162与侧壁32间的间隙用以 允许将上外罩25组装在压缩机组件上，并随后用以容纳0型密封圈164。0型密封圈164 密封圆柱形定位表面162与外罩112之间的区域，以防止形成从压缩高压流体到外罩12内 部的未压缩部分/油槽区的泄露路径。密封件164可保持在径向面朝外的环形槽166中。参照图1-3且尤其参照图3，固定涡旋压缩机本体110的上侧(例如与涡旋肋相对 的一侧)支撑可浮动的挡板构件170。为了容纳挡板构件170，固定涡旋压缩机本体110的 上侧包括通过基座116的径向延伸盘区176连接的环形且更具体地说圆柱形的内毂区172 以及向外间隔的外周边缘174。在毂172与边缘174之间设有容纳挡板构件170的环形活 塞状室178。借助这种配置，挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110的组合用以分离高压 室I80与外罩I0内的低压区。虽然挡板构件170图示为在固定涡旋压缩机本体110的外 周边缘174内啮合且径向受限，挡板构件170也可替代地以圆柱形直接定位在外罩12的内 表面上。如本实施例所示且具体参照图3，挡板构件170包括内毂区184、盘区186和外周
10边缘区188。为了进行强化，可整体提供沿着盘区186的顶侧在毂区184与外缘区188之间 延伸的多个径向延伸肋190，且这些延伸肋190优选相对于中心轴线54以相等角度隔开。 挡板构件170除了倾向于分离高压室180与外罩12的其余部分外，还用以将高压室180生 成的压力负载传递远离固定涡旋压缩机本体110的内部区并朝向固定涡旋压缩机本体110 的外周区。在外周区，压力负载可传递至外罩12并可由外罩12更直接地承载，因而避免或 至少最小化施加压力于零件上，并基本上避免诸如涡旋本体的工作零件的变形或挠曲。优 选地，挡板构件170可沿着内周区相对于固定涡旋压缩机本体110浮动。举例来说，如示例 性实施例中示出的那样，这可通过沿着相应的毂区在固定涡旋压缩机本体与挡板构件的相 互圆柱形滑动表面之间的滑动圆柱形界面192实现。当高压室180中的压缩高压制冷剂作 用在挡板构件170上时，除了可能由于摩擦啮合产生的传递外，基本上没有负载可沿着内 部区传递。相反，在径向外周处设有轴向接触界面环194，在该径向外周处，为固定涡旋压缩 机本体110和挡板构件170设置了相应的边缘区。优选地，在挡板构件170最里面的直径 与固定涡旋压缩机本体110的上侧之间设有环形轴向间隙196。环形轴向间隙196界定在 挡板构件的径向最里面的部分与涡旋构件之间，并适于响应高压室180内的压缩高压制冷 剂导致的压力负载而减小尺寸。间隙196可以在压力和负载释放后扩展到其放松状态下的 尺寸。为了便于最有效地转移负载，在挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110之间界 定出环形中或低压室198。该环形中或低压室可受到图示的下油槽压力，或者可受到中间压 力(例如通过经由固定涡旋压缩机本体界定的用以将各压缩室122之一连接到室198的流 体连通通道)。因此，可基于被选择用于最佳应力/挠曲管理的低或中压来配置负载传送特 性。在任一情况下，中或低压室198在操作过程中含有的压力基本上比高压室180小，从而 在挡板构件170上形成压力差和负载。为了防止泄露并更好地便于负载转移，可设置内、外密封件204、206，上述两个密 封件均可以为弹性0型圈密封件。优选地，内密封件204为径向密封件，且设置在沿挡板构 件170的内径界定的在径向上朝内的内槽208中。相似地，外密封件206可设置在沿着外 周边缘区188中的挡板构件170的外径界定的在径向上朝外的外槽210。虽然径向密封件 图示为位于外部区域处，替换地或此外，也可以沿着轴向接触界面环194设置轴向密封件。虽然挡板构件170优选且如上文描述可以为冲压钢零件，挡板构件170也可包括 铸件和/或机加工件(且可为铝)，以提供具有若干上述结构特征的扩展能力。通过以此方 式制造挡板构件，可避免这些挡板的重冲压。另外，挡板构件170可保持在固定涡旋压缩机本体110上。具体地说，如图所示，挡 板构件170的内毂区184的在径向上向内伸出的环形凸缘214在轴向上落在止动板212与 固定涡旋压缩机本体110之间。止动板212通过螺栓216安装到固定涡旋压缩机本体210 上。止动板212包括在固定涡旋压缩机本体110的内毂172上沿径向伸出的外横档218。 止动板横档218充当挡板构件170的止挡件和保持件。以此方式，止动板212用于将挡板 构件170保持到固定涡旋压缩机本体110上，以使得因而承载挡板构件170。如图所示，止动板212可以是止回阀220的一部分。止回阀包括可动阀板元件222， 所述可动阀板元件包含在内毂172中固定涡旋压缩机本体的出口区中界定的室内。止动板 212因而封闭止回阀室224，可动阀板元件222位于该止回阀室中。在止回阀室内设有圆柱形导向壁表面226，该导向壁表面引导止回阀220沿着中心轴线54的运动。凹口 228设置 在导向壁226的上部分中，从而当可动阀板元件222抬升离开阀座230时，允许压缩制冷剂 穿过止回阀。在止动板212中设有开口 232，以方便压缩气体从涡旋压缩机通向高压室180 中。止回阀可操作，以允许单向流动，从而使得当涡旋压缩机工作时，压缩制冷剂可以借助 正被驱动离开阀座230的阀板元件222通过压缩出口 126离开涡旋压缩机本体。然而，一 旦驱动单元关断且涡旋压缩机不再工作，高压室180内的高压将迫使可动阀板元件回到阀 座230上。这将关闭止回阀220，并进而防止压缩制冷剂回流通过涡旋压缩机。在工作过程中，涡旋压缩机组件10可运行，以在外罩入口 18处接收低压制冷剂并 压缩制冷剂以输送到高压室180，制冷剂在高压室180处可通过外罩出口 20输出。如图所 示，在图4中，内部管道234可接在外罩12内部，以将低压制冷剂从入口 18经由马达罩入 口 238引导至马达罩中。这允许低压制冷剂流过马达，进而冷却马达以及将可由马达工作 引发的热量从马达上带走。低压制冷剂接着可沿纵向穿过马达罩并环绕通过其中的空隙空 间而朝向顶端运动，在顶端低压制冷剂可通过围绕中心轴线54等角度隔开的多个马达罩 出口 240 (参见图2)排出。马达罩出口 240可界定在马达罩48或上轴承构件42中，或由 马达罩与上轴承构件的组合(例如通过图2所示的在其间形成的间隙)界定。一旦排出马 达罩出口 240，低压制冷剂进入形成于马达罩和外罩之间的环形室242。低压制冷剂可从这 里经过一对相对的外周通口 244穿过上轴承构件，上述一对外周通口 244由上轴承构件42 的相反侧的凹口界定，以形成图3所示的轴承构件42与外罩之间的间隙(或者轴承构件 42中的孔)。通口 244可相对于马达罩出口 240成角度地间隔设置。一旦穿过上轴承构件 42，低压制冷剂最终进入涡旋压缩机本体110、112的进口区124。低压制冷剂从进口区124 最终进入相反侧的涡旋肋114、118(固定涡旋压缩机本体的每一侧的一个进口)，并且通过 室122逐步压缩而在压缩出口 126处达到其最大压缩状态，其随后穿过止回阀220并进入 高压室180。从那里，高压压缩制冷剂可接着从涡旋压缩机组件10穿过制冷剂罩出口 20。根据本发明，本实施例包含用于当涡旋压缩机本体110、112轴向推压在一起时承 载轴向负载的延伸推力区。举例来说，涡旋本体可在不当安装(例如相反布线)时轴向压 在一起，这将导致反向工作和涡旋本体之间的真空状态。额外参照图6、7a和7b，图5中最佳示出了延伸推力区。如图中所示，每个涡旋肋 114、118的顶部246界定螺旋式凹槽248 (也参见图7a和7b)，在螺旋式凹槽248中固定螺 旋式顶部密封件250。该顶部密封件250从其顶部246沿轴向伸出并与另一涡旋本体的基 座啮合。这提供了密封并防止形成于各自的涡旋肋114、118之间的压缩室122之间的压力 损耗。具体地说，顶部密封件250与压缩机本体基座116、120啮合，以在它们之间提供轴向 密封，从而防止沿该区域流体泄露而经过涡旋顶部在任何给定位置处在涡旋肋114、118的 外部从内部高压室122到达外部低压室122。当涡旋本体被拉到一起时，该密封件可能会受 到压缩，也可能未受到压缩。具体地说，密封件的轴向高度可等于或小于凹槽深度，这样，密 封件将具有空间完全进入凹槽中。另外，一些市售的成功顶部密封件设计由金属制成且不 具弹性。本发明适用于所有这些其他顶部密封件。由图5最佳可见，对于每个涡旋肋114、118，保持如附图标记252标示的相对薄的 涡旋顶部宽度是期望并有利的。结果并由于便于顶部密封件250的保持的螺旋式凹槽248， 面向另一涡旋本体的基座的表面区域或涡旋顶部面254具有较小的表面积，并在顶部密封件250的任一侧被分成较薄的金属区域。这样，为了在涡旋本体被沿轴向推压在一起时承载轴向负载，本实施例包含延伸 推力区256，该延伸推力区围绕涡旋肋114的内密封区258延伸。优选地，且如图所示，延伸 推力区由固定涡旋压缩机本体110提供。该推力区256大体为环形且围绕内密封区258。 “围绕”意味着大致在周围延伸，且优选连续延伸，除非也许由于例如为便于或引导沿着第 一横向轴线146的运动而设置的键槽轨道148而存在一些中断或者其他此类中断。推力区256可大致包含两个不同区域，包含一个用于密封的区、S卩外密封区260以 及由推力肋262提供的非密封区，该非密封区明显没有任何顶部密封，相反仅仅提供了推 力面264。如图5大体可见，外密封区260具有相对于指示用于内密封区258的涡旋顶部宽 度252较宽的涡旋顶部面，其在附图标记266处指示。设置外密封区260，并考虑到可动涡 旋压缩机本体112的涡旋肋118仅沿固定涡旋肋114的该部分的内部而非外部被容纳而允 许外密封区260在螺旋式顶部密封件250的外部更宽。因此，供应了沿外密封区260的较 宽顶部面。所述内和外密封区大致接合在一起或由交叉部268区分，交叉部268沿着延伸 的较宽推力面264通向无密封件的推力肋262。此外，推力区256和推力面264优选延伸越过置于固定涡旋压缩机本体110的相 反侧的桥状件270。桥状件270连接涡旋肋114和推力肋262，并桥接其间的间隙，在此间 隙处设置入口，以有利于进口区124，制冷剂可在进口区124进入涡旋压缩机本体，以进行 最终的逐步压缩。如图所示，推力肋252具有外涡旋带的一部分的形状，以适应容纳在其内 部的可动涡旋肋118的外部。虽然可在一个或两个涡旋压缩机本体110、112上设置延伸推力区特征，优选地， 如所图解，延伸推力区256设置在固定涡旋压缩机本体110上。在此情况下，利用提供的安 装支柱158，推力区256大致包含在至少在那里设置一组支柱158的直径的界限内。虽然存在许多可能性，优选地，推力区256的平均宽度典型地至少比内密封区258 的平均宽度(在任何给定位置垂直于切线跨过涡旋顶部测得)大至少约30% (且典型地不 超过100% )。举例来说，内密封涡旋宽度252可在3毫米和8毫米之间(取决于涡旋压缩 机尺寸)，其中推力区256的宽度将至少是它的1. 3倍。转向图7a和7b，图中示出延伸推力区可与涡旋肋顶部246位于相同的平面位置 处，如图7a所示，也可如图7b所示略微向上抬升，而到达介于顶部密封件与涡旋肋顶部246 中间的相对高度。然而，再次针对其他实施例而言，顶部密封件可不从凹槽轴向伸出。包括公开文献、专利申请和本文引用的专利的所有参考资料均以相同的程度以引 用的方式并入本文中，如同每份参考文献单独且具体地表示为以引用的方式并入本文中且 其全部内容描述在本文中。除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则在描述本发明时 使用的术语“一个”和“该(或所述)”以及类似用词应理解为涵盖单数和复数两种形式。 除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应理解为是开放式术语(也就 是指“包括，但不限于”)。除非本文中另外指出，否则本文中引用的数值范围仅仅用作简略 的分别参照落入此范围内的每个独立值的方法，且每个独立值均并入本说明书中，如同它 们单独列举在本文中。除非本文中另外指出或从下文能够清楚地推出与之相反，否则本文 描述的所有方法可按照任何合适的顺序进行。除非另外要求，否则本文中使用的任何以及所有实例或示例性语言(例如“诸如”)仅仅用来更好地说明本发明而不造成对本发明的范 围进行限制。说明书中的任何语言均不应理解为指示实施本发明所必要的任何未要求的技 术特征。 这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的实施本发明的最佳模式。本 领域技术人员在阅读以上描述后，将容易了解这些优选实施例的变化。发明人期望本领域 技术人员也能够适当运用这些变化，且发明人希望本发明也能够以与上文具体描述内容不 同的方式实施。因此，本发明包括适用法律允许的后附权利要求书中描述的发明主题的所 有修改和等同物。此外，除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则上 述技术特征在其所有可能的变化中的任意组合也涵盖在本发明中。
权利要求
一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压缩室，其中第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动适于压缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；顶部密封件，所述顶部密封件从所述第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合所述第二基座，以密封所述至少一个压缩室；以及推力肋，所述推力肋从所述第一基座轴向伸出且界定与所述第二基座相邻的推力面，所述推力肋没有所述顶部密封件。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述进口区包含设置在所述轴线 的相反侧的两个入口，所述入口大体界定在所述推力肋与所述第一涡旋肋之间。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，进一步包括跨过所述入口连接所 述第一涡旋肋和所述推力肋的各自顶部的桥状件，所述推力面越过所述桥状件延伸。
4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力面为置于所述第二涡旋 肋周围的推力区的一部分，其中所述第一涡旋肋包含内密封区，所述内密封区包含在所述 推力区中，所述推力区在宽度上大体比所述内密封区宽，以用于在可能由各自涡旋压缩机 本体的反向相对运动而导致的真空状态下承载推力负载。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述内密封区 宽约30%。
6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋肋包含第一密封区，其具有大致垂直于所述轴线测得的第一平均宽度；第二密封区，其具有大致垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，所述第二宽度比所述 第一宽度宽，以承载反向推力负载。
7.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力面为置于所述第二涡旋 肋周围的推力区的一部分，所述推力区的第一部分支撑所述顶部密封件，所述推力区的第 二部分由所述推力面提供。
8.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体包含界 定在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形第一凹槽，所述顶部密封件置于所述第一凹槽中， 且其中所述涡旋压缩机本体包含界定在第二涡旋肋中的大体涡旋形第二凹槽，第二顶部密 封件置于所述第二凹槽中且适于密封啮合所述第一基座，以用于密封所述至少一个压缩 室，其中主要在所述第一肋与所述第二基座之间承载反向推力负载。
9.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体界定围 绕所述第一顶部密封件的推力区和内密封区，且其中在内密封区的平面与所述第一顶部密 封件的轴向长度界定的平面之间的平面中，所述推力区相对于所述内密封区置于距离所述 第一基座更高的轴向高度处。
10.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体界定围 绕所述第一顶部密封件的推力区和内密封区，且其中所述推力区在与所述内密封区的平面 相同的平面中相对于所述内密封区置于距离所述第一基座相同的轴向高度处。
11.一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第 一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与 出口区之间界定至少一个压缩室，其中所述第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动压 缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；顶部密封件，所述顶部密封件从所述第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合所述第二基 座，以密封所述至少一个压缩室；以及推力区，所述推力区围绕所述第二涡旋肋，所述推力区的第一部分支撑所述顶部密封 件，所述推力区的第二部分没有所述顶部密封件。
12.根据权利要求11所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋肋包含内密封区， 所述内密封区包含在所述推力区中，所述推力区在宽度上大体比所述内密封区宽，以用于 在可能由各自涡旋压缩机本体的反向相对运动而导致的真空状态下承载推力负载。
13.根据权利要求12所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述内密封 区宽约30%。
14.根据权利要求13所述的涡旋压缩机，其特征在于，在内密封区的平面与所述第一 顶部密封件的轴向长度界定的平面之间的平面中，所述推力区相对于所述内密封区置于距 离所述第一基座更高的轴向高度处。
15.根据权利要求12所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区在与所述内密封区 的平面相同的平面中相对于所述内密封区置于距离所述第一基座相同的轴向高度处。
16.根据权利要求11所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机本体包含界定 在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形第一凹槽，所述顶部密封件置于所述第一凹槽中，且 其中所述第二涡旋压缩机本体包含界定在所述第二涡旋顶部中的大体涡旋形第二凹槽，第 二顶部密封件置于所述第二凹槽中并适于密封啮合所述第一基座，以密封所述至少一个压 缩室，其中主要在所述第一肋与所述第二基座之间承载反向推力负载。
17.一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸向第一涡旋顶部的第一涡 旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第 一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与 出口区之间界定至少一个压缩室，其中所述第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动适 于压缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；界定在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形凹槽；顶部密封件，所述顶部密封件位于所述凹槽中且从所述第一涡旋肋轴向伸出，所述顶 部密封件适于密封啮合所述第二基座；且其中所述第一涡旋顶部包含第一区，其具有大体垂直于所述轴线测得的第一平均宽度；第二推力区，其具有大体垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，所述第二平均宽度比 所述第一宽度大，以承载反向推力负载。
18.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述第一区 宽约30%。
19.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区比所述第一区宽约 30% 至约 100%。
20.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一宽度在3毫米和8毫米 之间，且其中所述第二宽度至少比所述第一宽度宽30%。
21.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区围绕所述第二涡旋 肋以及提供所述第一区的所述第一涡旋肋的内密封区，所述推力区的第一部分支撑所述顶 部密封件，所述推力区的第二部分没有所述顶部密封件。
22.一种用于承载反向推力负载同时在涡旋压缩机内轴向密封的方法，包括在正常工作过程中沿第一方向驱动第一和第二涡旋压缩机本体；在第一和第二涡旋压缩机本体之间压缩流体，所述第一涡旋压缩机本体具有第一基座 和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋，所述第二涡旋压缩机本体具有第二基座和从所述第 二基座伸出的第二涡旋肋，其中所述涡旋压缩机本体之间的压缩流体偏压所述涡旋压缩机 本体而使其彼此远离；密封所述第一涡旋肋与所述第二基座之间的界面，以便于所述压缩；使反向推力表面与所述密封界面隔开；在所述第一和第二涡旋压缩机本体沿与所述第一方向相反的第二方向被驱动的情况 下使所述反向推力表面与所述第二基座啮合，其中产生真空状态，从而将所述涡旋压缩机 本体拉到一起；以及提供足够的反向推力表面区域，以在发生将导致所述涡旋压缩机本体被反向驱动的不 当工作的情况下使技术人员具有足够多的时间来改正涡旋压缩机本体的不当安装。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括利用所述反向推力表面完全围绕或基本上完全围绕所述第二涡旋肋；以及沿所述反向推力表面的第一部分密封且保持第二部分没有密封。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括提供包含在所述反向推力表面内的内密封区；以及使所述反向推力表面比所述内密封区宽至少30%。
全文摘要
一种涡旋压缩机，其包含涡旋压缩机本体，该涡旋压缩机本体具有从固定和可动涡旋压缩机本体的各自涡旋肋伸出的轴向顶部密封件。围绕内部轴向顶部密封区提供延伸推力区，以在涡旋压缩机本体沿轴向被推压到一起的情况下承载推力负载。推力区的一部分可承载顶部密封件，而另一部分可没有顶部密封件。这提供了至少名义反向工作能力。
文档编号F04C27/00GK101952598SQ200980102391
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月17日
发明者J·W·布施 申请人:比策尔制冷机械制造有限公司
技术领域：
本发明大体涉及用于压缩制冷剂的涡旋压缩机，更具体地说，涉及这种涡旋压缩 机的涡旋压缩机本体之间的密封和负载承载机构。
背景技术：
涡旋压缩机是一种用来压缩制冷剂的特定类型的压缩机，其用于诸如制冷、空气 调节、工业冷却和冷冻器等应用和/或可使用压缩流体的其他应用。这种现有涡旋压缩 机是已知的，例如在Hasemann申请的第6，398，530号美国专利、Kammhoff等人申请的第 6，814，551号美国专利、Kammhoff等人申请的第6，960，070号美国专利和Kammhoff等人 申请的第7，112,046号美国专利中给出了示例性描述，上述所有这些专利都已经转让给与 本案的受让人密切相关的比策尔(Bitzer)公司。由于本案揭示内容属于可在这些或其他 涡旋压缩机中实施的改进，因此，第6，398，530号美国专利、第7，112，046号美国专利、第 6，814，551号美国专利和第6，960，070号美国专利的全部揭示内容以全文引用的方式并入 本文中。正如这些专利所示例性描述的那样，涡旋压缩机传统地包括外罩，外罩内容纳有 涡旋压缩机。涡旋压缩机包括第一和第二涡旋压缩机构件。第一压缩机构件通常静止不动 地设置且固定在外罩中。第二涡旋压缩机构件可相对于第一涡旋压缩机构件运动，以压缩 位于各自基座上方并相互啮合的各自涡旋肋之间的制冷剂。传统地，可动涡旋压缩机构件 可围绕中心轴线并沿着一个轨道路径被驱动，以实现压缩制冷剂的目的。经常在同一外罩 内提供一个典型地为电动马达的适当驱动单元，以驱动可动涡旋构件。举例来说，如在第7，112,046号美国专利中示例性说明的那样，各涡旋压缩机本 体的螺旋式涡旋肋可界定轴向延伸的螺旋式凹槽，在所述螺旋式凹槽中设有在另一涡旋压 缩机本体的基座上啮合的螺旋式顶部密封件(例如参见'046专利的图7，示出了用于顶部 密封件的凹槽)。这种顶部密封件(顶封)提供一个涡旋压缩机本体的涡旋顶部与另一涡 旋压缩机本体的基座之间的密封，从而大致防止压缩流体从内部压缩室中泄露，所述内部 压缩室具有比在涡旋肋另一侧界定的外部室更高的压缩状态，该外部室具有较低的压缩状 态。涡旋顶部密封件高度有效且提供非常良好的密封性能并从而保持高压缩效率。然而， 这种涡旋顶部密封设计存在潜在缺陷。具体地说，如果技术人员不当地安装涡旋压缩机或 电耦合压缩机而使其反向驱动，则产生导致相对的涡旋压缩机本体在真空压力下彼此抽吸 的真空状态。涡旋顶部密封件的弹性特性被克服，从而在涡旋顶部上留下相对薄的金属表 面材料，其可深入另一涡旋压缩机本体并快速对其造成损害，从而产生危害。本发明针对在现有技术基础上的改进。
发明内容
本发明大致针对在涡旋压缩机本体中的至少一个上提供延伸推力区，以提供名义 反向工作能力，或在两个涡旋压缩机本体沿轴向被推压到一起的情况下提供轴向负载承载能力。在其中涡旋压缩机本体反向运行的不当安装情况下的一个潜在优点在于，技术人员 在可能出现显著危害之前将有非常多的时间且典型地足够多的时间断开或关断涡旋压缩 机。举例来说，技术人员在观察和听到涡旋压缩机反向工作时，可断开涡旋压缩机并从而防 止对涡旋压缩机的损害。接着可正确地配置压缩机。存在可用于实现上述目的的若干方面， 这些方面单独可获得专利或组合起来可获得专利，这些方面包括但不限于下述内容。本发明的一个方面提供从涡旋本体基座延伸的推力肋，所述推力肋没有顶部密封 件且从而可提供相当大的推力面表面区域。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括 第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从第一 基座伸出的第一涡旋肋，第二涡旋压缩机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋 肋。第一和第二基座在轴向上隔开，第一和第二涡旋肋相互容纳，以在进口区与出口区之间 界定至少一个压缩室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口 区流动至出口区的流体。顶部密封件从第一涡旋肋轴向伸出，且适于密封啮合第二基座，以 密封所述压缩室。推力肋从第一基座轴向伸出且界定与第二基座相邻的推力面。推力肋没 有顶部密封件。本发明的另一个方面针对一个涡旋压缩机本体上的推力区，所述推力区围绕另一 涡旋压缩机本体的涡旋肋，其中推力区的一部分提供顶部密封件且另一部分没有顶部密封 件。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压缩机 本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从第一基座伸出的第一涡旋肋，第二涡旋压缩 机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋肋。第一和第二基座在轴向上隔开，所 述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压缩 室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口区流动至出口区的 流体。顶部密封件从第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合第二基座，以密封所述至少一个 压缩室。设置围绕第二涡旋肋的推力区，推力区的第一部分支撑顶部密封件，推力区的第二 部分没有顶部密封件。本发明的再一个方面针对涡旋本体之一上的较宽推力区，该推力区围绕涡旋肋的 内部区。根据该方面，用于压缩流体的涡旋压缩机包括第一涡旋压缩机本体和第二涡旋压 缩机本体，第一涡旋压缩机本体具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋，第二 涡旋压缩机本体具有第二基座和从第二基座伸出的第二涡旋肋。第一和第二基座在轴向上 隔开，第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压 缩室。可实施第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动，以压缩从进口区流动至出口区 的流体。在第一涡旋顶部中界定大致涡旋形凹槽，顶部密封件位于该凹槽中且从第一涡旋 肋的顶部轴向伸出。顶部密封件适于密封啮合所述第二基座。第一涡旋顶部包含内部区和 第二推力区，内部区具有大致垂直于所述轴线测得的第一平均宽度，第二推力区具有大致 垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，第二平均宽度比所述第一宽度大，以承载反向推力 负载。在又一个方面中，本发明提供一种用于承载反向推力负载同时在涡旋压缩机内轴 向密封的方法。该方法包括在正常工作过程中沿第一方向驱动第一和第二涡旋压缩机本 体；在第一和第二涡旋压缩机本体之间压缩流体；密封一个本体的第一涡旋肋与另一个本 体的第二基座之间的界面，以便于压缩流体；使反向推力表面与密封界面隔开；在第一和第二涡旋压缩机本体沿与第一方向相反的第二方向被驱动的情况下使反向推力表面与所 述第二基座啮合；以及提供足够的反向推力表面区域(表面面积)，以在发生将导致所述涡 旋压缩机本体被反向驱动的不当工作的情况下使技术人员具有足够多的时间来检测和改 正涡旋压缩机本体的不当安装。从结合附图给出的以下详细描述中将可以更清楚地理解本发明的其他方面、目的 和优点。
附图并入说明书中并构成说明书的一部分，这些附图举例说明本发明的若干方 面，且与具体实施方式
一起用于解释本发明的原理。附图中图1是根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件的横截面；图2是图1所示的涡旋压缩机实施例的上部分的等距图的部分横截面和截取图；图3是与图2相似但放大的视图，该图从不同角度和截面得到，以示出其他结构特 征；图4是图1的实施例的下部分的部分横截面和截取图；图5是固定涡旋压缩机本体的底侧的大致等距图，示出了根据本发明的一个实施 例的延伸反向推力区；图6是涡旋压缩机本体的大致等距图的部分横截面和截取图；图7a和图7b是穿过涡旋肋的具有两种略微不同变化(出于示范目的而夸大或未 按比例绘制)的横截面图，示出了延伸推力区相对于密封顶部区域的抬高。虽然将结合某些优选实施例来描述本发明，但是没有任何意图将本发明局限于这 些实施例。相反，其意图涵盖所有包含在权利要求书限定的本发明的精神和范围内的所有 替代物、修改和等同物。
具体实施例方式附图中举例图解了根据本发明的一个实施例的涡旋压缩机组件10，其大体包括外 罩12，在该外罩12内涡旋压缩机14可由驱动单元16驱动。涡旋压缩机组件可配置在制冷 剂回路中，以用于制冷、工业冷却、冷冻、空气调节或需要压缩流体的其他合适应用。合适的 连接端口提供与制冷回路的连接，并包括延伸穿过外罩12的制冷剂入口 18和制冷剂出口 20。通过操作驱动单元16以运行涡旋压缩机14并从而压缩在高压压缩状态下从制冷剂入 口 18进入并从制冷剂出口 20排出的合适制冷剂或其他流体，可运行涡旋压缩机组件10。外罩12可表现为许多形式。在优选实施例中，外罩包括多个壳部分，并且优选包 括三个壳部分，即包括中心圆柱形罩部分24、顶端罩部分26和底端罩部分28。优选地，罩 部分24、26和28由合适的钢板构成并焊接在一起，以形成永久外罩12封闭件。然而，如果 需要拆分外罩，则可采用其他外罩构造，这些构造可包括金属铸件或机加工零件。中心罩部分24优选为圆柱形且与顶端和底端罩部分26、28套叠地相互配合。这 形成用于容纳涡旋压缩机14和驱动单元16的封闭腔30。顶端和底端罩部分26、28中的 每一个大体呈圆顶状且包括各自的圆柱形侧壁区32、34，以与中心部分24匹配，并提供对 外罩12的顶端和底端的封闭。从图1中可知，顶侧壁区32与中心罩部分24套叠地交迭，并沿着圆形焊接区从外部焊接到中心罩部分24的顶端。类似地，底端罩部分28的底侧壁 区34与中心罩部分24套叠地相互配合(但是在图中示出为安装到中心罩部分24的内部 而非外部)，且通过圆形焊接区从外部焊接。驱动单元16可优选地表现为电动马达组件40的形式，所述电动马达组件40由 上、下轴承构件42、44支撑。电动马达组件40可操作地转动并驱动轴46。电动马达组件 40大体包括外部环形马达罩48、包括电线圈的定子50和与驱动轴46联接从而一起转动的 转子52。可对定子50通电，以可转动地驱动转子52并进而使驱动轴46围绕中心轴线54 转动。参照图1和4，下轴承构件44包括大体圆柱形的中心毂58，该中心毂58包括中心 套管和开口，以设置圆柱形轴承60，驱动轴46以轴颈方式设置在所述圆柱形轴承60上，以 获得转动支撑。多个臂62且典型地至少三个臂优选以相等的角间隔从中心轴承毂58径向 向外伸出。这些支撑臂62相互啮合，并坐落于由底部罩部分28的底侧壁区34的终止圆边 提供的圆形坐落表面64上。同样，底部罩部分28可用以安置、支撑和坐落下轴承构件44 并进而充当可在其上支撑涡旋压缩机的内部零件的基座。下轴承构件44则借助形成于下轴承构件44的板状横档区(Iedgeregion) 68上的 圆形座66支撑圆柱形马达罩48，所述板状横档区沿着中心毂58的顶部向外伸出。支撑臂 62也优选相对于中心罩部分的内径设定高精度公差。臂62可与中心罩部分24的内径表面 啮合，以居中地安置下轴承构件44，并进而保持中心轴线54的位置。这可以借助下轴承构 件44与外罩12之间的过盈配合和压配合支撑配置(例如参见图4)实现。或者，根据一个 更优选配置，如图1所示，下轴承与下罩部分28啮合，而下罩部分28又附着至中心部分24 上。类似地，可沿着下轴承构件44的阶梯式座66利用过盈配合和压配合支撑外部马达罩 48。如图所示，可使用螺钉将马达罩紧固到下轴承构件44上。驱动轴46由多个直径渐小的部分46a_46d构成，这些部分相对于中心轴线54同 心对准。最小直径部分46d被设置轴颈，以在下轴承构件44内转动，而次小部分46c提供 台阶72，以将驱动轴46轴向支撑在下轴承构件44上。最大部分46a被设置轴颈，以在上轴 承构件42内转动。驱动轴46进一步包括偏移偏心驱动部分74，该偏移偏心驱动部分74具有围绕相 对于中心轴线54偏移的偏移轴线的圆柱形驱动表面75。该偏移驱动部分74以轴颈方式设 置在涡旋压缩机14的可动涡旋构件的腔中，以在驱动轴46围绕中心轴线54旋转时，沿着 一个轨道路径驱动涡旋压缩机的可动构件。为了润滑所有这些轴承表面，外罩12在底端设 置了润滑油槽76，在上述润滑油槽中提供了适当的润滑油。驱动轴46具有润滑油管和推 动器78，该推动器在驱动轴旋转时充当油泵并进而将油从润滑油槽76泵出到界定在驱动 轴46中的内部润滑油通路80中。在驱动轴46转动期间，离心力作用，以克服重力作用将 润滑油向上驱动穿过润滑油通路80。润滑油通路80包括图示的各种径向通道，用以通过离 心力将油供给至合适的轴承表面并进而按要求润滑滑动表面。上轴承构件42包括中心轴承毂84，驱动轴46的最大部分46a以轴颈方式设置在 所述中心轴承毂84中以转动。支撑腹板86从轴承毂84向外延伸，该支撑腹板86与外周 支撑边缘88汇合。环形阶梯式座表面90沿支撑腹板86设置，所述环形阶梯式座表面90 可与圆柱形马达罩48的顶端过盈配合和压配合，以进而提供轴向和径向定位。马达罩48也可用螺钉紧固到上轴承构件42上。外周支撑边缘88也可包括可与外罩12过盈配合和 压配合的外部环形阶梯式座表面92。举例来说，外周边缘88可轴向啮合座表面92，也就是 说，在与轴线54垂直的横向平面上啮合并且不穿过直径。为了定中心，在表面92的正下方 提供中心罩部分24与支撑边缘88之间的直径配合。具体地说，在套叠的中心和顶端罩部 分24、26之间界定内部圆形台阶94，其与上轴承构件42的外部环形台阶92轴向和径向地 设置。上轴承构件42也经由轴向推力表面96通过轴承支撑向可动涡旋构件提供轴向推 力支撑。虽然这可由单一整体零件完整提供，但是图示为由单独的套环构件98提供，所述 套环构件98沿阶梯式环形界面100与上轴承构件42的上部分相互配合。套环构件98界 定中心开口 102，所述中心开口的尺寸足够大，以容纳偏心偏移驱动部分74并允许其进行 在可动涡旋压缩机构件112的容纳部分内进行的轨道偏心运动。现在更详细地描述涡旋压缩机14，涡旋压缩机本体由优选包括静止的固定涡旋压 缩机本体Iio和可动涡旋压缩机本体112的第一和第二涡旋压缩机本体提供。可动涡旋压 缩机本体112配置成为了压缩制冷剂而相对于固定涡旋压缩机本体110进行轨道运动。固 定涡旋压缩机本体包括从板状基座116轴向伸出并设计成螺旋形的第一肋114。类似地，第 二可动涡旋压缩机本体112包括从板状基座120轴向伸出并设计成类似的螺旋形的第二涡 旋肋118。涡旋肋114、118相互啮合且在相应的另一压缩机本体112、110的相应基座表面 120、116上密封地邻接。结果，在涡旋肋114、118与基座120之间形成多个压缩室122。在 室122内，进行制冷剂的逐步压缩。制冷剂经由围绕涡旋肋114、118的进口区124以初始 低压在外部径向区域中流动(例如参见图2-3)。在室122中逐步压缩(室沿径向向内逐步 界定)后，制冷剂经由在固定涡旋压缩机本体110的基座116中居中地界定的压缩出口 126 排出。已压缩到高压的制冷剂可在涡旋压缩机工作过程中经由压缩出口 126排出室122。可动涡旋压缩机本体112啮合驱动轴46的偏心偏移驱动部分74。更具体地说，可 动涡旋压缩机本体112的容纳部分包括圆柱形套管驱动毂128，上述圆柱形套管驱动毂128 利用设置在其中的可滑动轴承表面可滑动地容纳偏心偏移驱动部分74。详言之，偏心偏移 驱动部分74啮合圆柱形驱动毂128，以在驱动轴46围绕中心轴线54转动过程中使可动涡 旋压缩机本体112沿着围绕中心轴线54的轨道路径运动。考虑到该偏移关系导致相对于 中心轴线54的重量失衡，组件优选包括以固定角定向安装到驱动轴46上的配重130。配 重130用以补偿由偏心偏移驱动部分74和沿轨道路径驱动的可动涡旋压缩机本体112导 致的重量失衡(例如，尤其是，涡旋肋不均衡地保持平衡)。配重130包括附着套环132和 补偿重量区134 (参见图2中最佳示出的配重)，所述补偿重量区134提供配重效应并进而 与用于平衡目的的下配重135协作平衡围绕中心轴线54旋转的零件的总重量。这通过内 部平衡或消除惯性力而减少了总组件的振动和噪音。参照图1-3，尤其参照图2，可以看到涡旋压缩机的导向运动。为了引导可动涡旋 压缩机本体12相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道运动，可提供合适的键联轴器140。 键联轴器在涡旋压缩机领域通常称为“十字滑块联轴器”。在本实施例中，键联轴器140包 括外环本体142并包括两个沿第一横向轴线146线性隔开的第一键144，上述第一键在也沿 着第一轴线146线性隔开且对准的两个相应键槽导轨148内紧密且线性地滑动。键槽导轨 148由静止的固定涡旋压缩机本体界定，这样，键联轴器140沿第一横向轴线146的线性运动为相对于外罩12并垂直于中心轴线54的线性运动。键可包括狭槽、凹槽或图示从键联 轴器140的外环本体142伸出的突起。这种对第一横向轴线146上的运动的控制引导可动 涡旋压缩机本体112的全部轨道路径中的一部分。另外，键联轴器包括四个第二键152，其中，相对的成对的第二键152相对于与第 一横向轴线146垂直的第二横向轴线154线性对准且大体平行。存在两组协作以接收伸出 的滑动导向部156的第二键152，上述滑动导向部156在可动涡旋压缩机本体112的相反侧 从基座120伸出。导向部156线性啮合并被引导，以借助于导向部156沿着成组的第二键 152的滑动线性导向运动而进行沿着第二横向轴线的线性运动。借助于键联轴器140，可动涡旋压缩机本体112具有相对于固定涡旋压缩机本体 110沿着第一横向轴线146和第二横向轴线154的受限运动。这样能够防止可动涡旋本体的 任何相对转动，因为它只能进行平移运动。更具体地说，固定涡旋压缩机本体110将键联轴 器140的运动限制为沿着第一横向轴线146的线性运动；而键联轴器140在沿着第一横向 轴线146运动时又携带可动涡旋压缩机本体112与其一起沿着第一横向轴线146运动。另 外，可动涡旋压缩机本体可借助容纳于第二键152之间且可在其间滑动的导向部分156提 供的相对滑动运动独立地沿着第二横向轴线154相对于键联轴器140运动。通过允许在两 个相互垂直的轴线146、154上同时运动，驱动轴46的偏心偏移驱动部分74提供的在可动 涡旋压缩机本体112的圆柱形驱动毂128上的偏心运动被转化为可动涡旋压缩机本体112 相对于固定涡旋压缩机本体110的轨道路径运动。更详细地参照固定涡旋压缩机本体110，此本体110固定在上轴承构件42上，上 述固定通过在它们之间轴向且竖直延伸并围绕可动涡旋压缩机本体112的外侧的延伸件 实现。在示例性给出的实施例中，固定涡旋压缩机本体110包括在涡旋肋的相同侧从基座 116伸出的多个轴向伸出支柱158(参见图2)。这些支柱158啮合且坐落在上轴承构件42 的顶侧上。优选地，螺栓160 (图2)被提供，以将固定涡旋压缩机本体110紧固到上轴承构 件42上。螺栓160轴向延伸穿过固定涡旋压缩机本体的支柱158，并且紧固且旋紧到上轴 承构件42中的对应螺纹开口中。为了进一步支撑及固定所述固定涡旋压缩机本体110，固 定涡旋压缩机本体的外周包括圆柱形表面162，上述圆柱形表面162紧密容纳在外罩10的 圆柱形内表面上，更具体地说，容纳在顶端罩部分26上。表面162与侧壁32间的间隙用以 允许将上外罩25组装在压缩机组件上，并随后用以容纳0型密封圈164。0型密封圈164 密封圆柱形定位表面162与外罩112之间的区域，以防止形成从压缩高压流体到外罩12内 部的未压缩部分/油槽区的泄露路径。密封件164可保持在径向面朝外的环形槽166中。参照图1-3且尤其参照图3，固定涡旋压缩机本体110的上侧(例如与涡旋肋相对 的一侧)支撑可浮动的挡板构件170。为了容纳挡板构件170，固定涡旋压缩机本体110的 上侧包括通过基座116的径向延伸盘区176连接的环形且更具体地说圆柱形的内毂区172 以及向外间隔的外周边缘174。在毂172与边缘174之间设有容纳挡板构件170的环形活 塞状室178。借助这种配置，挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110的组合用以分离高压 室I80与外罩I0内的低压区。虽然挡板构件170图示为在固定涡旋压缩机本体110的外 周边缘174内啮合且径向受限，挡板构件170也可替代地以圆柱形直接定位在外罩12的内 表面上。如本实施例所示且具体参照图3，挡板构件170包括内毂区184、盘区186和外周
10边缘区188。为了进行强化，可整体提供沿着盘区186的顶侧在毂区184与外缘区188之间 延伸的多个径向延伸肋190，且这些延伸肋190优选相对于中心轴线54以相等角度隔开。 挡板构件170除了倾向于分离高压室180与外罩12的其余部分外，还用以将高压室180生 成的压力负载传递远离固定涡旋压缩机本体110的内部区并朝向固定涡旋压缩机本体110 的外周区。在外周区，压力负载可传递至外罩12并可由外罩12更直接地承载，因而避免或 至少最小化施加压力于零件上，并基本上避免诸如涡旋本体的工作零件的变形或挠曲。优 选地，挡板构件170可沿着内周区相对于固定涡旋压缩机本体110浮动。举例来说，如示例 性实施例中示出的那样，这可通过沿着相应的毂区在固定涡旋压缩机本体与挡板构件的相 互圆柱形滑动表面之间的滑动圆柱形界面192实现。当高压室180中的压缩高压制冷剂作 用在挡板构件170上时，除了可能由于摩擦啮合产生的传递外，基本上没有负载可沿着内 部区传递。相反，在径向外周处设有轴向接触界面环194，在该径向外周处，为固定涡旋压缩 机本体110和挡板构件170设置了相应的边缘区。优选地，在挡板构件170最里面的直径 与固定涡旋压缩机本体110的上侧之间设有环形轴向间隙196。环形轴向间隙196界定在 挡板构件的径向最里面的部分与涡旋构件之间，并适于响应高压室180内的压缩高压制冷 剂导致的压力负载而减小尺寸。间隙196可以在压力和负载释放后扩展到其放松状态下的 尺寸。为了便于最有效地转移负载，在挡板构件170与固定涡旋压缩机本体110之间界 定出环形中或低压室198。该环形中或低压室可受到图示的下油槽压力，或者可受到中间压 力(例如通过经由固定涡旋压缩机本体界定的用以将各压缩室122之一连接到室198的流 体连通通道)。因此，可基于被选择用于最佳应力/挠曲管理的低或中压来配置负载传送特 性。在任一情况下，中或低压室198在操作过程中含有的压力基本上比高压室180小，从而 在挡板构件170上形成压力差和负载。为了防止泄露并更好地便于负载转移，可设置内、外密封件204、206，上述两个密 封件均可以为弹性0型圈密封件。优选地，内密封件204为径向密封件，且设置在沿挡板构 件170的内径界定的在径向上朝内的内槽208中。相似地，外密封件206可设置在沿着外 周边缘区188中的挡板构件170的外径界定的在径向上朝外的外槽210。虽然径向密封件 图示为位于外部区域处，替换地或此外，也可以沿着轴向接触界面环194设置轴向密封件。虽然挡板构件170优选且如上文描述可以为冲压钢零件，挡板构件170也可包括 铸件和/或机加工件(且可为铝)，以提供具有若干上述结构特征的扩展能力。通过以此方 式制造挡板构件，可避免这些挡板的重冲压。另外，挡板构件170可保持在固定涡旋压缩机本体110上。具体地说，如图所示，挡 板构件170的内毂区184的在径向上向内伸出的环形凸缘214在轴向上落在止动板212与 固定涡旋压缩机本体110之间。止动板212通过螺栓216安装到固定涡旋压缩机本体210 上。止动板212包括在固定涡旋压缩机本体110的内毂172上沿径向伸出的外横档218。 止动板横档218充当挡板构件170的止挡件和保持件。以此方式，止动板212用于将挡板 构件170保持到固定涡旋压缩机本体110上，以使得因而承载挡板构件170。如图所示，止动板212可以是止回阀220的一部分。止回阀包括可动阀板元件222， 所述可动阀板元件包含在内毂172中固定涡旋压缩机本体的出口区中界定的室内。止动板 212因而封闭止回阀室224，可动阀板元件222位于该止回阀室中。在止回阀室内设有圆柱形导向壁表面226，该导向壁表面引导止回阀220沿着中心轴线54的运动。凹口 228设置 在导向壁226的上部分中，从而当可动阀板元件222抬升离开阀座230时，允许压缩制冷剂 穿过止回阀。在止动板212中设有开口 232，以方便压缩气体从涡旋压缩机通向高压室180 中。止回阀可操作，以允许单向流动，从而使得当涡旋压缩机工作时，压缩制冷剂可以借助 正被驱动离开阀座230的阀板元件222通过压缩出口 126离开涡旋压缩机本体。然而，一 旦驱动单元关断且涡旋压缩机不再工作，高压室180内的高压将迫使可动阀板元件回到阀 座230上。这将关闭止回阀220，并进而防止压缩制冷剂回流通过涡旋压缩机。在工作过程中，涡旋压缩机组件10可运行，以在外罩入口 18处接收低压制冷剂并 压缩制冷剂以输送到高压室180，制冷剂在高压室180处可通过外罩出口 20输出。如图所 示，在图4中，内部管道234可接在外罩12内部，以将低压制冷剂从入口 18经由马达罩入 口 238引导至马达罩中。这允许低压制冷剂流过马达，进而冷却马达以及将可由马达工作 引发的热量从马达上带走。低压制冷剂接着可沿纵向穿过马达罩并环绕通过其中的空隙空 间而朝向顶端运动，在顶端低压制冷剂可通过围绕中心轴线54等角度隔开的多个马达罩 出口 240 (参见图2)排出。马达罩出口 240可界定在马达罩48或上轴承构件42中，或由 马达罩与上轴承构件的组合(例如通过图2所示的在其间形成的间隙)界定。一旦排出马 达罩出口 240，低压制冷剂进入形成于马达罩和外罩之间的环形室242。低压制冷剂可从这 里经过一对相对的外周通口 244穿过上轴承构件，上述一对外周通口 244由上轴承构件42 的相反侧的凹口界定，以形成图3所示的轴承构件42与外罩之间的间隙(或者轴承构件 42中的孔)。通口 244可相对于马达罩出口 240成角度地间隔设置。一旦穿过上轴承构件 42，低压制冷剂最终进入涡旋压缩机本体110、112的进口区124。低压制冷剂从进口区124 最终进入相反侧的涡旋肋114、118(固定涡旋压缩机本体的每一侧的一个进口)，并且通过 室122逐步压缩而在压缩出口 126处达到其最大压缩状态，其随后穿过止回阀220并进入 高压室180。从那里，高压压缩制冷剂可接着从涡旋压缩机组件10穿过制冷剂罩出口 20。根据本发明，本实施例包含用于当涡旋压缩机本体110、112轴向推压在一起时承 载轴向负载的延伸推力区。举例来说，涡旋本体可在不当安装(例如相反布线)时轴向压 在一起，这将导致反向工作和涡旋本体之间的真空状态。额外参照图6、7a和7b，图5中最佳示出了延伸推力区。如图中所示，每个涡旋肋 114、118的顶部246界定螺旋式凹槽248 (也参见图7a和7b)，在螺旋式凹槽248中固定螺 旋式顶部密封件250。该顶部密封件250从其顶部246沿轴向伸出并与另一涡旋本体的基 座啮合。这提供了密封并防止形成于各自的涡旋肋114、118之间的压缩室122之间的压力 损耗。具体地说，顶部密封件250与压缩机本体基座116、120啮合，以在它们之间提供轴向 密封，从而防止沿该区域流体泄露而经过涡旋顶部在任何给定位置处在涡旋肋114、118的 外部从内部高压室122到达外部低压室122。当涡旋本体被拉到一起时，该密封件可能会受 到压缩，也可能未受到压缩。具体地说，密封件的轴向高度可等于或小于凹槽深度，这样，密 封件将具有空间完全进入凹槽中。另外，一些市售的成功顶部密封件设计由金属制成且不 具弹性。本发明适用于所有这些其他顶部密封件。由图5最佳可见，对于每个涡旋肋114、118，保持如附图标记252标示的相对薄的 涡旋顶部宽度是期望并有利的。结果并由于便于顶部密封件250的保持的螺旋式凹槽248， 面向另一涡旋本体的基座的表面区域或涡旋顶部面254具有较小的表面积，并在顶部密封件250的任一侧被分成较薄的金属区域。这样，为了在涡旋本体被沿轴向推压在一起时承载轴向负载，本实施例包含延伸 推力区256，该延伸推力区围绕涡旋肋114的内密封区258延伸。优选地，且如图所示，延伸 推力区由固定涡旋压缩机本体110提供。该推力区256大体为环形且围绕内密封区258。 “围绕”意味着大致在周围延伸，且优选连续延伸，除非也许由于例如为便于或引导沿着第 一横向轴线146的运动而设置的键槽轨道148而存在一些中断或者其他此类中断。推力区256可大致包含两个不同区域，包含一个用于密封的区、S卩外密封区260以 及由推力肋262提供的非密封区，该非密封区明显没有任何顶部密封，相反仅仅提供了推 力面264。如图5大体可见，外密封区260具有相对于指示用于内密封区258的涡旋顶部宽 度252较宽的涡旋顶部面，其在附图标记266处指示。设置外密封区260，并考虑到可动涡 旋压缩机本体112的涡旋肋118仅沿固定涡旋肋114的该部分的内部而非外部被容纳而允 许外密封区260在螺旋式顶部密封件250的外部更宽。因此，供应了沿外密封区260的较 宽顶部面。所述内和外密封区大致接合在一起或由交叉部268区分，交叉部268沿着延伸 的较宽推力面264通向无密封件的推力肋262。此外，推力区256和推力面264优选延伸越过置于固定涡旋压缩机本体110的相 反侧的桥状件270。桥状件270连接涡旋肋114和推力肋262，并桥接其间的间隙，在此间 隙处设置入口，以有利于进口区124，制冷剂可在进口区124进入涡旋压缩机本体，以进行 最终的逐步压缩。如图所示，推力肋252具有外涡旋带的一部分的形状，以适应容纳在其内 部的可动涡旋肋118的外部。虽然可在一个或两个涡旋压缩机本体110、112上设置延伸推力区特征，优选地， 如所图解，延伸推力区256设置在固定涡旋压缩机本体110上。在此情况下，利用提供的安 装支柱158，推力区256大致包含在至少在那里设置一组支柱158的直径的界限内。虽然存在许多可能性，优选地，推力区256的平均宽度典型地至少比内密封区258 的平均宽度(在任何给定位置垂直于切线跨过涡旋顶部测得)大至少约30% (且典型地不 超过100% )。举例来说，内密封涡旋宽度252可在3毫米和8毫米之间(取决于涡旋压缩 机尺寸)，其中推力区256的宽度将至少是它的1. 3倍。转向图7a和7b，图中示出延伸推力区可与涡旋肋顶部246位于相同的平面位置 处，如图7a所示，也可如图7b所示略微向上抬升，而到达介于顶部密封件与涡旋肋顶部246 中间的相对高度。然而，再次针对其他实施例而言，顶部密封件可不从凹槽轴向伸出。包括公开文献、专利申请和本文引用的专利的所有参考资料均以相同的程度以引 用的方式并入本文中，如同每份参考文献单独且具体地表示为以引用的方式并入本文中且 其全部内容描述在本文中。除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则在描述本发明时 使用的术语“一个”和“该(或所述)”以及类似用词应理解为涵盖单数和复数两种形式。 除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应理解为是开放式术语(也就 是指“包括，但不限于”)。除非本文中另外指出，否则本文中引用的数值范围仅仅用作简略 的分别参照落入此范围内的每个独立值的方法，且每个独立值均并入本说明书中，如同它 们单独列举在本文中。除非本文中另外指出或从下文能够清楚地推出与之相反，否则本文 描述的所有方法可按照任何合适的顺序进行。除非另外要求，否则本文中使用的任何以及所有实例或示例性语言(例如“诸如”)仅仅用来更好地说明本发明而不造成对本发明的范 围进行限制。说明书中的任何语言均不应理解为指示实施本发明所必要的任何未要求的技 术特征。 这里描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的实施本发明的最佳模式。本 领域技术人员在阅读以上描述后，将容易了解这些优选实施例的变化。发明人期望本领域 技术人员也能够适当运用这些变化，且发明人希望本发明也能够以与上文具体描述内容不 同的方式实施。因此，本发明包括适用法律允许的后附权利要求书中描述的发明主题的所 有修改和等同物。此外，除非本文中另外指出或从上下文能够清楚地推出与之相反，否则上 述技术特征在其所有可能的变化中的任意组合也涵盖在本发明中。
权利要求
一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋相互容纳，以在进口区与出口区之间界定至少一个压缩室，其中第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动适于压缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；顶部密封件，所述顶部密封件从所述第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合所述第二基座，以密封所述至少一个压缩室；以及推力肋，所述推力肋从所述第一基座轴向伸出且界定与所述第二基座相邻的推力面，所述推力肋没有所述顶部密封件。
2.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述进口区包含设置在所述轴线 的相反侧的两个入口，所述入口大体界定在所述推力肋与所述第一涡旋肋之间。
3.根据权利要求2所述的涡旋压缩机，其特征在于，进一步包括跨过所述入口连接所 述第一涡旋肋和所述推力肋的各自顶部的桥状件，所述推力面越过所述桥状件延伸。
4.根据权利要求3所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力面为置于所述第二涡旋 肋周围的推力区的一部分，其中所述第一涡旋肋包含内密封区，所述内密封区包含在所述 推力区中，所述推力区在宽度上大体比所述内密封区宽，以用于在可能由各自涡旋压缩机 本体的反向相对运动而导致的真空状态下承载推力负载。
5.根据权利要求4所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述内密封区 宽约30%。
6.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋肋包含第一密封区，其具有大致垂直于所述轴线测得的第一平均宽度；第二密封区，其具有大致垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，所述第二宽度比所述 第一宽度宽，以承载反向推力负载。
7.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力面为置于所述第二涡旋 肋周围的推力区的一部分，所述推力区的第一部分支撑所述顶部密封件，所述推力区的第 二部分由所述推力面提供。
8.根据权利要求1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体包含界 定在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形第一凹槽，所述顶部密封件置于所述第一凹槽中， 且其中所述涡旋压缩机本体包含界定在第二涡旋肋中的大体涡旋形第二凹槽，第二顶部密 封件置于所述第二凹槽中且适于密封啮合所述第一基座，以用于密封所述至少一个压缩 室，其中主要在所述第一肋与所述第二基座之间承载反向推力负载。
9.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体界定围 绕所述第一顶部密封件的推力区和内密封区，且其中在内密封区的平面与所述第一顶部密 封件的轴向长度界定的平面之间的平面中，所述推力区相对于所述内密封区置于距离所述 第一基座更高的轴向高度处。
10.根据权利要求8所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋压缩机本体界定围 绕所述第一顶部密封件的推力区和内密封区，且其中所述推力区在与所述内密封区的平面 相同的平面中相对于所述内密封区置于距离所述第一基座相同的轴向高度处。
11.一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第 一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与 出口区之间界定至少一个压缩室，其中所述第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动压 缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；顶部密封件，所述顶部密封件从所述第一涡旋肋轴向伸出且适于密封啮合所述第二基 座，以密封所述至少一个压缩室；以及推力区，所述推力区围绕所述第二涡旋肋，所述推力区的第一部分支撑所述顶部密封 件，所述推力区的第二部分没有所述顶部密封件。
12.根据权利要求11所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一涡旋肋包含内密封区， 所述内密封区包含在所述推力区中，所述推力区在宽度上大体比所述内密封区宽，以用于 在可能由各自涡旋压缩机本体的反向相对运动而导致的真空状态下承载推力负载。
13.根据权利要求12所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述内密封 区宽约30%。
14.根据权利要求13所述的涡旋压缩机，其特征在于，在内密封区的平面与所述第一 顶部密封件的轴向长度界定的平面之间的平面中，所述推力区相对于所述内密封区置于距 离所述第一基座更高的轴向高度处。
15.根据权利要求12所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区在与所述内密封区 的平面相同的平面中相对于所述内密封区置于距离所述第一基座相同的轴向高度处。
16.根据权利要求11所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述涡旋压缩机本体包含界定 在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形第一凹槽，所述顶部密封件置于所述第一凹槽中，且 其中所述第二涡旋压缩机本体包含界定在所述第二涡旋顶部中的大体涡旋形第二凹槽，第 二顶部密封件置于所述第二凹槽中并适于密封啮合所述第一基座，以密封所述至少一个压 缩室，其中主要在所述第一肋与所述第二基座之间承载反向推力负载。
17.一种用于压缩流体的涡旋压缩机，包括第一涡旋压缩机本体，其具有第一基座和从所述第一基座伸向第一涡旋顶部的第一涡 旋肋；第二涡旋压缩机本体，其具有第二基座和从所述第二基座伸出的第二涡旋肋，所述第 一和第二基座在轴向上隔开，所述第一和第二涡旋肋围绕一轴线相互容纳，以在进口区与 出口区之间界定至少一个压缩室，其中所述第一和第二涡旋压缩机本体之间的相对运动适 于压缩从所述进口区流动至所述出口区的流体；界定在所述第一涡旋顶部中的大体涡旋形凹槽；顶部密封件，所述顶部密封件位于所述凹槽中且从所述第一涡旋肋轴向伸出，所述顶 部密封件适于密封啮合所述第二基座；且其中所述第一涡旋顶部包含第一区，其具有大体垂直于所述轴线测得的第一平均宽度；第二推力区，其具有大体垂直于所述轴线测得的第二平均宽度，所述第二平均宽度比 所述第一宽度大，以承载反向推力负载。
18.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区至少比所述第一区 宽约30%。
19.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区比所述第一区宽约 30% 至约 100%。
20.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述第一宽度在3毫米和8毫米 之间，且其中所述第二宽度至少比所述第一宽度宽30%。
21.根据权利要求17所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述推力区围绕所述第二涡旋 肋以及提供所述第一区的所述第一涡旋肋的内密封区，所述推力区的第一部分支撑所述顶 部密封件，所述推力区的第二部分没有所述顶部密封件。
22.一种用于承载反向推力负载同时在涡旋压缩机内轴向密封的方法，包括在正常工作过程中沿第一方向驱动第一和第二涡旋压缩机本体；在第一和第二涡旋压缩机本体之间压缩流体，所述第一涡旋压缩机本体具有第一基座 和从所述第一基座伸出的第一涡旋肋，所述第二涡旋压缩机本体具有第二基座和从所述第 二基座伸出的第二涡旋肋，其中所述涡旋压缩机本体之间的压缩流体偏压所述涡旋压缩机 本体而使其彼此远离；密封所述第一涡旋肋与所述第二基座之间的界面，以便于所述压缩；使反向推力表面与所述密封界面隔开；在所述第一和第二涡旋压缩机本体沿与所述第一方向相反的第二方向被驱动的情况 下使所述反向推力表面与所述第二基座啮合，其中产生真空状态，从而将所述涡旋压缩机 本体拉到一起；以及提供足够的反向推力表面区域，以在发生将导致所述涡旋压缩机本体被反向驱动的不 当工作的情况下使技术人员具有足够多的时间来改正涡旋压缩机本体的不当安装。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括利用所述反向推力表面完全围绕或基本上完全围绕所述第二涡旋肋；以及沿所述反向推力表面的第一部分密封且保持第二部分没有密封。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，进一步包括提供包含在所述反向推力表面内的内密封区；以及使所述反向推力表面比所述内密封区宽至少30%。
全文摘要
一种涡旋压缩机，其包含涡旋压缩机本体，该涡旋压缩机本体具有从固定和可动涡旋压缩机本体的各自涡旋肋伸出的轴向顶部密封件。围绕内部轴向顶部密封区提供延伸推力区，以在涡旋压缩机本体沿轴向被推压到一起的情况下承载推力负载。推力区的一部分可承载顶部密封件，而另一部分可没有顶部密封件。这提供了至少名义反向工作能力。
文档编号F04C27/00GK101952598SQ200980102391
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月15日 优先权日2008年1月17日
发明者J·W·布施 申请人:比策尔制冷机械制造有限公司
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