一种涡旋压缩机
阅读说明：本技术 一种涡旋压缩机 (Scroll compressor ) 是由 刘威 金鑫 于志强 樊永 陈晨 邵纯 常培平 王广才 杨建福 尹河东 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种涡旋压缩机,属于小型制冷及空调领域领域。本发明的涡旋压缩机由电机部件、定盘部件、动盘部件和主轴部件等组成,把传统圆柱形涡旋压缩的动涡旋盘和定动涡旋盘本体搭配的三个防自转小轴的结构设计改为四个防自转小轴的结构设计,通过加大动涡旋盘上的四个防自转小轴直径和加大轴承尺寸来提高动涡旋盘高速运转时运动服刚度和轴承承载力,将动涡旋盘和定盘的结构设计成正方形,定盘四个角部安装四个防自转小轴与动涡旋盘相连接,将传统涡旋压缩机动盘渐开线涡旋齿形末端创新设计成非渐开线齿形收尾。本发明提高了压缩机的使用寿命及可靠性,满足了新型战机的技术要求,更好地保证战机机载电子设备工作的可靠性。(The invention relates to a scroll compressor, and belongs to the field of small refrigeration and air conditioning. The scroll compressor comprises a motor component, a fixed disc component, a movable disc component, a main shaft component and the like, the structural design of three anti-rotation small shafts matched with a movable scroll plate and a fixed scroll plate body of the traditional cylindrical scroll compression is changed into the structural design of four anti-rotation small shafts, the rigidity of movement clothes and the bearing capacity of the movable scroll plate during high-speed operation are improved by increasing the diameters of the four anti-rotation small shafts on the movable scroll plate and increasing the size of a bearing, the structures of the movable scroll plate and the fixed scroll plate are designed into a square shape, the four anti-rotation small shafts are arranged at the four corners of the fixed scroll plate and connected with the movable scroll plate, and the tail end of an involute scroll tooth profile of the movable scroll plate of the traditional scroll compressor is innovatively designed into a non-involute. The invention improves the service life and reliability of the compressor, meets the technical requirements of novel fighters and better ensures the working reliability of airborne electronic equipment of the fighters.)
技术领域
本发明属于小型制冷及空调领域，具体涉及一种涡旋压缩机。
背景技术
涡旋压缩机是一种借助于容积变化来实现气体压缩的流体机械，是空调装置的核心。涡旋压缩机作为第4代压缩机产品，具有密封性好，容积效率高，振动小，噪音低，整机零部件少，重量轻体积小，运转平稳，高性能，低功耗等特点，随着现代高精度数控机床的应用，涡旋压缩机必将是未来汽车空调和新能源汽车发展的主导产品，在小型制冷及空调领域以及军用飞机环控领域获得越来越广泛的应用。
现有涡旋压制冷缩机主要由一个动涡旋盘、一个静涡旋盘、防自转机构、曲轴和支架体等零部件组成。如图1所示，动、静涡旋盘涡旋齿的型线完全相同，两涡旋盘偏心一定距离相对旋转180°对插在一起。这样两涡旋盘上的涡旋齿之间实现多点啮合，形成了多组月牙形封闭的工作腔容积。随着主轴的旋转，所形成的多个啮合点沿着涡旋齿齿壁由外向内连续移动，所形成的多组月牙形工作腔容积逐渐由大变小，从而实现封闭工作腔容积的周期性变化，进而实现了气体的吸人、压缩和排出。
中国专利ZL200510042925.3中压缩机的结构示意图如图2所示，压缩机主要由曲轴(15)、支架体(13)、电机定子(17)、电机转子(18)、动涡旋盘(4)、静涡旋盘(3)、小曲拐(6)、轴承(7)、支撑嵌铁(8)和驱动轴承(5)组成。
曲轴(15)安装在支架体(13)上，电机定子(17)与支架体(13)相连接，电机转子(18)直接安装在曲轴(15)上，带动动涡旋盘(4)做回转平动，动涡旋盘(4)上的涡旋齿与静涡旋盘(3)上的涡旋齿相错安置啮合，形成封闭压缩腔，由动涡旋盘(4)、小曲拐(6)、轴承(7)和支撑嵌铁(8)组成防自转机构，小曲拐(6)的上端通过轴承(7)嵌在动涡旋盘(4)的端板上，下端安装在支撑嵌铁(8)中，支撑嵌铁(8)安装在支架体(13)上。驱动轴承(5)内嵌于动涡旋盘(4)的中心部位。
结合图1，结合图2，现有的涡旋压缩机结构中，动涡旋盘驱动轴承安置于动涡旋盘圆盘外侧，这种结构由于气体力(气体径向力和气体切向力)作用平面和动涡旋盘离心惯性力作用平面与动涡旋驱动平面不共面，从而产生对动涡旋盘的的倾覆力矩，造成压缩机工作状态不稳定，使用寿命缩短。
其次，由于动涡旋盘(4)只有一侧有涡旋齿，与一个静涡旋盘(3)形成一个压缩腔，动涡旋盘(4)受轴向力(气体轴向力)不会消除，而现有涡旋压缩机结构普遍采用三个偏心轴和轴承来连接动盘和机壳，在高速运转时，会导致动涡旋盘(4)上连接防自转机构的三组轴承(图2中的轴承(7))承受巨大的交变复合力，降低了轴承(7)的使用寿命。
最后，结合图3，如果为了提高压缩机的使用寿命来加大轴承的尺寸，以此来提高轴承的载荷能力，从而提高压缩机的使用寿命，因此将会大大增加压缩机的尺寸和重量，满足不了现有机载制冷包的安装要求和总重量要求，实现不了在原位换装的要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种涡旋压缩机，以解决现有的涡旋压缩机工作状态不稳定，使用寿命缩短，降低轴承的使用寿命等方面的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种涡旋压缩机，所述涡旋制冷压缩机包括电机部件(1)、定盘部件(2)、动盘部件(3)和主轴部件(4)，所述电机部件(1)通过十二个螺钉与所述定盘部件(2)连接，且通过深沟球轴承Ⅰ(12)与所述主轴部件(4)尾端连接，且通过深沟球轴承Ⅱ(16)与所述主轴部件(4)相连接，所述动盘部件(3)通过四对小轴(19)的一端与机壳(7)的四组配对角接触球轴承Ⅱ(20)相连接，且通过两个滚子轴承(26)与所述主轴部件(4)相连接，所述主轴部件(4)通过双列圆柱滚子轴承(26)与所述动盘部件(3)和电机转子连接。
进一步地，所述电机部件(1)包括机壳(7)、电机定子(27)、强电插座(6)、旋变插座(5)、旋变盖(9)、旋变定子(11)和深沟球轴承Ⅰ(12)；
所述机壳(7)是圆柱壳体结构，其外圆周表面有三个凸台孔，一个作为整个涡旋制冷压缩机的吸气口(29)，另外两个分别安装旋变插座(5)和强电插座(6)；所述机壳(7)尾部开设有供旋变定子(11)安装的孔，所述机壳(7)尾部内侧有供深沟球轴承Ⅰ(12)安装的凸台，所述机壳(7)内圆周表面有八个凸台，每个凸台开设有三个通气孔，在压缩机工作时，有利于气体流通，带走所述电机定子(27)产生的热量,所述机壳(7)尾部有两个安装脚，用于固定整个涡旋压缩机；
所述强电插座(6)通过四个螺钉固定在所述机壳(7)上，所述强电插座(6)的一端通过线缆与所述电机定子(27)的线圈相连，所述电机定子(27)采用紧配合固定在所述机壳(7)的内腔；
所述旋变插座(5)通过四个螺钉固定在所述机壳(7)上，所述旋变插座(5)的一端通过线缆与所述旋变定子(11)的线圈相连，所述旋变定子(11)通过四个螺钉固定在所述机壳(7)尾部的端面上；
所述旋变盖(9)通过六个螺钉固定在所述机壳(7)尾部的端面上，保证旋变在密闭腔内；
所述深沟球轴承Ⅰ(12)的外圈通过紧配合固定在所述机壳(7)尾部的凸台上。
进一步地，所述主轴部件(4)包括主轴(13)、电机转子(14)、转子配重(15)、旋变转子(10)、主配重(21)、轴套托板(22)和深沟球轴承Ⅱ(16)；
主轴(13)是一种阶梯轴，分四个阶梯段，轴的中部一段为偏心结构，与双列圆柱滚子轴承(26)相连，分居两侧的阶梯段分别与深沟球轴承Ⅰ(12)和深沟球轴承Ⅱ(16)相连，主轴(13)心部为空心，便于散热和减重，主轴(13)的一端通过采用键连接的方式与旋变转子(10)相连，主轴的另一端通过四个螺钉与轴套托板(22)连接，轴套托板(22)通过四个螺钉与主配重(21)相连；
电机转子(14)通过三个螺钉与转子配重(15)连接，并采用紧配合与主轴(13)相连。
进一步地，所述定盘部件(2)包括定盘(25)，所述定盘(25)是一种盘类结构，四角开设有轴承座孔，在四组轴承座孔中心伸出一个涡旋齿，工作时定盘(25)静止不动，定盘(25)的一个侧端面有十二个螺纹孔和两个销孔，通过螺钉和定位销与机壳(7)相连。
进一步地，所述定盘部件(2)还包括阀板(23)和阀片(24)所述阀板(23)和阀片(24)相互叠在一起通过螺钉固定在定盘(25)的排气口(28)内平面上，排气口(28)的外表面通过螺钉固定排气端盖上。
进一步地，所述动盘部件(3)包括动盘(17)、双列圆柱滚子轴承(26)、小轴(19)和配对角接触球轴承Ⅰ(18)，
动盘(17)是一个渐开线涡旋齿形状，动盘(17)四角开设有轴承座孔，供四对配对角接触轴承Ⅰ(18)安装，末端以非渐开线齿形收尾；小轴(19)的一端采用紧配合与配对角接触球轴承Ⅰ(18)的内圈相连，配对角接触球轴承Ⅰ(18)的外圈采用紧配合与动盘(17)相连，其余小轴(19)采用同样的方式与动盘(17)连接；滚针轴承(26)采用紧配合与动盘(17)相连。
进一步地，气体从吸气口(29)进入，流经电机，给电机散热后经高速涡旋盘压缩后，产生的高压气体从定盘(25)的排气口(28)排出。
进一步地，动盘(17)和定盘(25)的结构为正方形，定盘(25)四个角部安装四个防自转小轴与动盘(17)相连接。
(三)有益效果
本发明提出一种涡旋压缩机，本发明的优点在于：
一种涡旋制冷压缩机由电机部件、定盘部件、动盘部件和主轴部件等组成。首先把传统圆柱形涡旋压缩的动涡旋盘和定动涡旋盘本体搭配的三个防自转小轴的结构设计改为四个防自转小轴的结构设计，更好地防止动涡旋盘发生自转，减小定位防自转轴承承受径向力，延长轴承的使用寿命，提高压缩机的工作稳定性。
通过加大动涡旋盘上的四个防自转小轴直径和加大轴承尺寸来提高动涡旋盘高速运转时运动服刚度和轴承承载力，减小定位防自转轴承的轴向力，延长轴承的使用寿命，提高了压缩机的使用寿命及可靠性，同时可进一步提高动涡旋盘和定盘的配合精度，提高压缩机的制冷效率。
将动涡旋盘和定盘的结构设计成正方形，定盘四个角部安装四个防自转小轴与动涡旋盘相连接，四个防自转小轴由于是在四角安装，因此加大了四个防自转小轴的跨距，降低了作用在动涡旋盘的倾覆力，提高压缩机旋转平稳性、使用寿命及可靠性。
将传统涡旋压缩机动盘渐开线涡旋齿形末端创新设计成非渐开线齿形收尾，可提高涡旋压缩机的效率。
通过将压缩机由传统的圆柱形改进设计成正方形压缩机，充分利用四角空间来增加一组防自转小轴，并加大防自转小轴直径和加大轴承直径，在提高压缩机的使用寿命及可靠性的同时，完美实现制冷装置在飞机上原位换装，从而实现制冷压缩机寿命和可靠性增长的目的，经过创新设计的新型涡旋压缩机的寿命提高了近十倍，满足了新型战机的技术要求，更好地保证战机机载电子设备工作的可靠性。
附图说明
图1为涡旋压缩机压缩过程示意图；
图2是ZL200510042925.3中压缩机的结构示意图；
图3是一种典型圆柱形涡旋压缩机的剖视图；
图4是本发明一种涡旋压缩机的轴侧图；
图5是本发明一种涡旋压缩机图6的A-A旋转剖视图；
图6是本发明一种涡旋压缩机剖视图图；
图7是本发明一种涡旋压缩机动盘正视图。
图4，5，6中：电机部件1，定盘部件2，动盘部件3，主轴部件4，旋变插座5，强电插座6，机壳7，法兰8，旋变盖9，旋变转子10，旋变定子11，深沟球轴承Ⅰ12，主轴13，电机转子14，转子配重15，深沟球轴承Ⅱ16，动盘17，配对角接触球轴承Ⅰ18，小轴19，配对角接触球轴承Ⅱ20，主平衡块21，轴套托板22，阀板23，阀片24，定盘25，双列圆柱滚子轴承26，电机定子27，排气口28，吸气口29。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明的目的是提供一种涡旋制冷压缩机，把动涡旋盘本体搭配三个防自转小轴的结构设计改为四个防自转小轴的结构设计，更好地防止动涡旋盘发生自转，减小定位防自转轴承承受径向力，延长轴承的使用寿命，提高压缩机的工作稳定性。
本发明的再一目的是提供一种涡旋制冷压缩机，通过加大动涡旋盘上的四个防自转小轴直径和加大轴承尺寸来提高动涡旋盘高速运转时运动服刚度和轴承承载力，减小定位防自转轴承的轴向力，延长轴承的使用寿命，提高了压缩机的使用寿命及可靠性，同时可进一步提高动涡旋盘和定盘的配合精度，提高压缩机的制冷效率。
本发明的再一目的是提供一种涡旋制冷压缩机，将动涡旋盘和定盘的结构设计成正方形，定盘四个角部安装四个防自转小轴与动涡旋盘相连接，四个防自转小轴由于是在四角安装，因此加大了四个防自转小轴的跨距，降低了作用在动涡旋盘的倾覆力，提高压缩机的使用寿命及可靠性。
本发明的再一目的是提供一种涡旋制冷压缩机，将传统涡旋压缩机动盘渐开线涡旋齿形末端创新设计成非渐开线齿形收尾，可提高涡旋压缩机的效率。
本发明的再一目的是提供一种涡旋制冷压缩机，通过将压缩机由传统的圆柱形改进设计成正方形压缩机，充分利用四角空间来增加一组防自转小轴，并加大防自转小轴直径和加大轴承直径，在提高压缩机的使用寿命及可靠性的同时，完美实现制冷装置原位换装，从而实现制冷压缩机寿命和可靠性增长的目的，更好地保证机载电子设备工作的可靠性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
如图4，5,6所示，一种涡旋制冷压缩机包括电机部件(1)、定盘部件(2)、动盘部件(3)和主轴部件(4)。
电机部件(1)通过十二个螺钉与定盘部件(2)连接，且通过深沟球轴承Ⅰ(12)与主轴部件(4)尾端连接。且通过深沟球轴承Ⅱ(16)与主轴部件(4)相连接。动盘部件(3)通过四对小轴(19)的一端与机壳(7)的四组配对角接触球轴承Ⅱ(20)相连接，且通过两个滚子轴承(26)与主轴部件(4)相连接。主轴部件(4)通过双列圆柱滚子轴承(26)与动盘部件(3)和电机转子连接。
如图3，5所示，电机部件(1)包括：机壳(7)，电机定子(27)，强电插座(6)，旋变插座(5)，旋变盖(9)，旋变定子(11)，深沟球轴承Ⅰ(12)。
机壳(7)类似一种复杂的圆柱壳体结构，其外圆周表面有三个凸台孔，一个作为整个涡旋制冷压缩机的吸气口(29)，另外两个分别安装旋变插座(5)和强电插座(6)。机壳(7)一侧面(尾部)开设有供旋变定子(11)安装的孔。机壳(7)尾部内侧有供深沟球轴承Ⅰ(12)安装的凸台，机壳(7)内圆周表面有八个凸台，每个凸台开设有三个通气孔，在压缩机工作时，有利于气体(低温)流通，带走电机定子(27)产生的热量。机壳(7)尾部有两个安装脚，用于固定整个涡旋压缩机。
强电插座(6)通过四个螺钉固定在机壳(7)上，强电插座(6)的一端通过线缆与电机定子(27)的线圈相连，电机定子(27)采用紧配合固定在机壳(7)的内腔。
旋变插座(5)通过四个螺钉固定在机壳(7)上，旋变插座(5)的一端通过线缆与旋变定子(11)的线圈相连，旋变定子(11)通过四个螺钉固定在机壳(7)尾部的端面上。
旋变盖(9)通过六个螺钉固定在机壳(7)尾部的端面上，保证旋变在密闭腔内。
深沟球轴承Ⅰ(12)的外圈通过紧配合固定在机壳(7)尾部的凸台上。
这样强电插座(6)，旋变插座(5)，旋变定子(11)，旋变盖(9)，深沟球轴承Ⅰ(12)，电机定子(27)和机壳(7)形成一个整体。
如图5所示，主轴部件(4)包括：主轴(13)，电机转子(14)，转子配重(15)，旋变转子(10)，主配重(21)，轴套托板(22)，深沟球轴承Ⅱ(16)。
主轴(13)类似于一种阶梯轴，分四个阶梯段，轴的中部一段为偏心结构，与双列圆柱滚子轴承(26)相连，分居两侧的阶梯段分别与深沟球轴承Ⅰ(12)和深沟球轴承Ⅱ(16)相连，主轴(13)心部为空心，便于散热和减重，主轴(13)的一端通过采用键连接的方式与旋变转子(10)相连，主轴的另一端通过四个螺钉与轴套托板(22)连接，轴套托板(22)通过四个螺钉与主配重(21)相连。
电机转子(14)通过三个螺钉与转子配重(15)连接，并采用紧配合与主轴(13)相连。
这样主轴(13)，电机转子(14)，转子配重(15)，旋变转子(10)，主配重(21)，轴套托板(22)，深沟球轴承Ⅱ(16)，就形成了主轴部件(4)。
如图5所示，
定盘(25)是一种复杂的盘类结构，四角开设有轴承座孔，在四组轴承座孔中心伸出一个涡旋齿，工作时定盘(25)静止不动。定盘(25)的一个侧端面有十二个螺纹孔和两个销孔，通过螺钉和定位销与机壳(7)相连。
如图5所示，动盘部件(3)包括：动盘(17)，双列圆柱滚子轴承(26)，小轴(19)，配对角接触球轴承Ⅰ(18)。
动盘(17)主要为一个渐开线涡旋齿形状，动盘(17)四角开设有轴承座孔，供四对配对角接触轴承Ⅰ(18)安装。将传统涡旋压缩机动盘渐开线涡旋齿形末端创新设计成非渐开线齿形收尾(见图7)，
小轴(19)的一端采用紧配合与配对角接触球轴承Ⅰ(18)的内圈相连，配对角接触球轴承Ⅰ(18)的外圈采用紧配合与动盘(17)相连，其余小轴(19)采用同样的方式与动盘(17)连接。滚针轴承(26)采用紧配合与动盘(17)相连，这样动盘(17)，滚针轴承(26)，小轴(19)，配对角接触球轴承Ⅰ(18)，就形成了动盘部件(3)。
阀板(23)和阀片(24)相互叠在一起通过螺钉固定在定盘(25)的排气口(28)内平面上，排气口(28)的外表面通过螺钉固定排气端盖上。
以上所述的压缩机工作时，气体从吸气口(29)进入，流经电机，给电机散热后经高速涡旋盘压缩后，产生的高压气体从定盘(25)的排气口(28)排出。
上述即为本发明各部构件及其连接方式。接着再将其动作方式介绍如下。
如图5,6所示，整个涡旋制冷压缩机是一种旋转机械，电机部件(1)、定盘部件(2)通过螺钉连接在一起形成一个封闭的整体，是固定不动的。压缩机通过强电插座(6)接入外界电源，电机定子(27)通电并产生交变磁场，电机转子(14)在交变磁场的作用下旋转，同时带动主轴(13)作旋转运动。动盘(17)在四个小轴(防自转机构)(19)的约束下，由主轴(13)旋转带动作公转平动(即无自转，只有公转)，这种特定的装配和运动，使得动盘(17)和定盘(25)的涡旋齿之间所形成了一个压缩腔。主轴(13)旋转时，对压缩腔月牙形封闭工作腔容积由大变小，实现周期性的容积变化。当主轴(13)处于某一旋转角度时，最外圈的一对封闭的工作腔容积开启，吸气过程开始；当主轴(13)旋转一周后，这一对工作腔关闭，形成封闭的工作腔容积，吸气过程结束；同在这新吸气腔形成的这一转中，前一转所形成的封闭吸气腔已同时开始压缩过程。在每个吸气、压缩和排气过程中，压缩得到的气体通过阀板(23)和阀片(24)经定盘上(29)的排气口(28)排出。主轴(13)周期性的旋转，带着动盘(17)周期性的公转平动，实现对压缩腔交替地吸气、压缩和排气。
本发明的关键点在于：
一种涡旋制冷压缩机主要包括电机部件、定盘部件、动盘部件和主轴部件。电机部件通过机壳和八个螺钉与定盘部件连接，且通过深沟球轴承Ⅰ与主轴部件尾端连接。前置定盘通过十二个螺钉和两个定位销与后置定盘相连接，且通过深沟球轴承Ⅱ与主轴部件相连接。动盘部件通过小轴(四个)的一端与定盘部件的配对角接触球轴承Ⅱ相连接，且通过两个滚针轴承与主轴部件相连接。
动盘部件包括：动盘，滚针轴承，动盘隔套，小轴，配对角接触球轴承Ⅰ，动盘盖板，小轴盖板，轴封Ⅲ，轴封Ⅳ。四个小轴的一端通过配对角接触球轴承Ⅰ与动盘相连。滚针轴承采用紧配合与动盘相连，两个滚针轴承轴向夹紧动盘隔套，动盘隔套径向采用松配合与动盘相连。
定盘是一种复杂的盘类结构，四角开设有四个轴承座孔，涡旋齿分布在轴承座孔的中心，定盘的一个侧端面有十二个螺纹孔和两个定位销孔。定盘通过八个螺钉与机壳相连，定盘采用紧配合与轴封Ⅱ连接，另一个侧端面有两个排气孔。
动盘主要为一个涡旋齿形状，分布在动盘中心，动盘中心开设有轴承座孔，供滚针轴承安装，以动盘轴承座孔为中心在四角均布四个小轴孔，供四对配对角接触轴承Ⅰ安装。
把传统圆柱形涡旋压缩的动涡旋盘和定动涡旋盘本体搭配的三个防自转小轴的结构设计改为四个防自转小轴的结构设计。
将动涡旋盘和定盘的结构设计成正方形，定盘四个角部安装四个防自转小轴与动涡旋盘相连接，四个防自转小轴由于是在四角安装，加大了四个防自转小轴的跨距，同时加大动涡旋盘上的四个防自转小轴直径和加大轴承尺寸来提高动涡旋盘高速运转时运动服刚度和轴承承载力。
将传统涡旋压缩机动盘渐开线涡旋齿形末端创新设计成非渐开线齿形收尾。
通过将压缩机由传统的圆柱形改进设计成正方形压缩机，充分利用四角空间来多增加一组防自转小轴，并加大防自转小轴直径和加大轴承直径，提高轴承的承载力同时又不影响制冷装置的安装。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
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