[0001] 本发明涉及一种压缩机构，更具体地，涉及一种具有排液设计的压缩机构及涡旋压缩机。

[0002] 本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

[0003] 已知的是，涡旋压缩机属于容量式压缩的压缩机械。涡旋压缩机包括由定涡旋和动涡旋组成的压缩机构。通常，定涡旋和动涡旋各自包括涡旋叶片，两个涡旋叶片之间彼此啮合而在定涡旋和动涡旋之间形成一系列压缩腔从而对工质进行压缩，并且压缩后的高压气体通过定涡旋中央的排气口排出。

[0004] 普通涡旋压缩机通常采用轴向柔性设计，即定涡旋和动涡旋可以相对于彼此在轴向上分离一定距离，以用于例如在压缩腔内的压力过高时卸载高压流体(比如气态制冷剂)或者排出压缩腔内过多的液体(比如压缩机启动初期的液体制冷剂)。

[0005] 但对于大排量涡旋压缩机而言，压缩机构轴向分离的距离有限甚至完全没有轴向柔性的设计，因此压缩腔内的液体无法及时排出，容易发生在带液工况下涡旋叶片受到极大的冲击力的情况，导致涡旋叶片碎裂。此外，还可能在涡旋压缩机的启动瞬间产生极大扭矩，对电机产生一定的冲击，特别容易影响在频繁启停的工况下工作的电机的使用寿命。

[0006] 因此，存在对涡旋压缩机、特别是大排量涡旋压缩机的排液设计进行改进的需求。

[0037] 现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

[0038] 提供示例性实施方式以使得本发明将是详尽的并且将向本领域技术人员更全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本发明的各实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言将清楚的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式实施，并且也不应当理解为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中，不对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。

[0039] 下面参照图1来描述根据本发明的第一实施方式的涡旋压缩机、尤其是涡旋压缩机的压缩机构的总体结构。通常，涡旋压缩机包括压缩机构、马达、旋转轴、主轴承座以及限定出容纳上述部件的内部空间的壳体。壳体的内部空间限定有吸气压力区和排气压力区。

[0040] 压缩机构包括定涡旋100和动涡旋200。动涡旋200包括动涡旋端板20和形成在动涡旋端板一侧的动涡旋叶片22。定涡旋100包括定涡旋端板10、从定涡旋端板10的第一侧延伸的定涡旋叶片12以及从定涡旋端板10的与其第一侧相反的第二侧延伸的毂部14。定涡旋端板10的中央形成有排气口，毂部14设置成包围排气口。定涡旋叶片12与动涡旋叶片22能够彼此接合，使得当涡旋压缩机运行时在定涡旋叶片12和动涡旋叶片22之间形成一系列压缩腔，该一系列压缩腔包括位于定涡旋100中央的与定涡旋端板10中央的排气口连通的中央压缩腔、位于定涡旋100的径向外侧的与定涡旋100的吸入口连通的吸气腔以及位于中央压缩腔与吸气腔CI之间的多个中间压缩腔。马达构造成使旋转轴旋转，旋转轴驱动动涡旋200相对于定涡旋100绕动运动，制冷剂流体从吸气压力区进入压缩机构，经由一系列压缩腔的压缩后，从定涡旋端板10中央的排气口排出，并排出至排气压力区。

[0041] 为了实现压缩机构的排液，定涡旋100的毂部14的径向外侧形成有排液机构平台40，排液机构平台40高于定涡旋端板10的第二侧表面。排液机构平台40处形成有排液通道。
如图3a和图3b所示，排液通道构造为大致沿压缩机构的轴线方向延伸贯穿定涡旋100。排液通道在压缩机构的轴线方向上包括活塞孔道段41和液体进入段42。液体进入段42的一端与活塞孔道段41连接，并且液体进入段42的相反的另一端连通至吸气腔CI。活塞孔道段41的第一端在排液机构平台40上形成开口，并且活塞孔道段41的与其第一端相反的第二端与液体进入段42连接。活塞孔道段41的侧部还具有与压缩机构的外部的吸气压力区连通的液体出口43。为了增大流通面积、使得液体能够更顺畅地排出，液体出口43优选地可以设置成从活塞孔道段41的侧部开始沿着与活塞孔道段41的侧壁相切的方向延伸远离活塞孔道段41的长槽形式。此外，优选地，液体进入段42可以构造为：当沿压缩机构的轴线方向观察时，液体进入段42的一部分与定涡旋叶片12重叠。通过该构造，一方面可以进一步地增大液体进入段42的液体入口的面积、使得液体能够更快速地进入排液通道，另一方面可以在保证液体入口的功能性的同时为排液通道的位置设计提供便利。

[0042] 压缩机构还包括设置在排液机构平台40处的用于控制排液通道的开闭的排液控制机构。排液控制机构以无源的方式制造压差，使得排液通道能够吸气腔CI与压缩机构的外部的吸气压力区之间通过排液控制机构而选择性地提供流体连通。在本文中，“无源”可以指的是：整个排液控制机构，都不涉及任何需要电力/动力的部件——例如电磁阀——来形成压差，而是自动地利用来自压缩机构内的流体来形成压差，从而实现自动排液。参见图2，该排液控制机构主要包括活塞31、覆盖件、固定件34、取压孔45和膨胀孔48。活塞31容纳在排液通道的活塞孔道段41内并且能够沿着活塞孔道段41在打开位置和关闭位置之间移动。优选地，活塞31的下端面构造为锥面、球面或平面，活塞孔道段41的基部形成有密封座
44，活塞31的下端面能够与活塞孔道段41的密封座接合并对液体进入段42形成密封。本领域技术人员还可以理解的是，本发明并不局限于通过活塞来实现排液通道的开闭，而是可以采用允许以压差进行控制的任何其他部件，例如能够在压差的作用下开闭的弹性阀片等。

[0043] 覆盖件包括衬垫32和盖板33，通过将例如为螺钉的固定件34依次穿过盖板33和衬垫32上的安装孔并插入排液机构平台40处的安装孔中，衬垫32和盖板33依次安装固定至排液机构平台40并覆盖在排液通道的活塞孔道段41的上方而形成密封，从而在活塞孔道段41内的覆盖件与活塞31之间的区域形成压力控制腔CP。通过调控该压力控制腔CP内的压力而制造差压，能够根据需要将活塞31移动至其打开位置或关闭位置。

[0044] 参见图4，取压孔45大致沿着压缩机构的轴线方向延伸形成在定涡旋100中。取压孔45的第一端连通至吸气腔CI的径向内侧的一个中间压缩腔，取压孔45的与其第一端相反的第二端在排液机构平台40上形成开口。参见图3a和图3b，膨胀孔48构造为大致沿着压缩机构的轴线方向延伸形成在定涡旋100中的盲孔，膨胀孔48的一端在排液机构平台40上形成开口。如图2所示，取压孔45、膨胀孔48以及排液通道的活塞孔道段41在排液机构平台40上形成的开口经由形成在排液机构平台40处的第一通路槽47和第二通路槽46依次连接，由此，取压孔45的第二端与压力控制腔CP间接地连通。在本发明的第一实施方式中，第一通路槽47连接取压孔45与膨胀孔48，第二通路槽46连接膨胀孔48与压力控制腔CP，取压孔45、第一通路槽47、膨胀孔48和第二通路槽46共同构成了用于将吸气腔CI的径向内侧的一个中间压缩腔内的流体引至压力控制腔CP的压力控制通道。

[0045] 更具体地，如图2所示，在本文中，“流动横截面积”指与流体的流动方向垂直的截面的面积，膨胀孔45的流动横截面积相较于第一通路槽47的流动横截面积显著增大。换句话说，压力控制通道在从第一通路槽47与膨胀孔45的连接处形成节流膨胀结构。

[0046] 如图4所示，取压孔45也具有节流膨胀结构。具体地，取压孔45在流体的流动方向(在本实施方式中为压缩机构的轴线方向)上包括具有第一端的第一部段451和具有第二端的第二部段452，第一部段451与第二部段452相互连接，并在两者的连接处形成流动横截面积突然增大的节流膨胀结构。也就是说，第二部段452的流动横截面积显著大于第一部段451的流动横截面积。

[0047] 下面参照图3a和图3b对涡旋压缩机的排液控制机构的工作原理进行描述。如图3a所示，当涡旋压缩机的压缩腔内具有过多液体而需要排液时，由于液体的不可压缩性，包括吸气腔CI在内的压缩腔填充有等压的液体。吸气腔CI内的液体受到涡旋叶片的推动和挤压而进入液体进入段42并接触活塞31的下端面，对活塞31的下端面施加推力。而吸气腔CI的径向内侧的中间压缩腔的液体进入取压孔45，由于取压孔45的第一部段451的流动横截面积远小于第二部段452的流动横截面积，液体流经第一部段451与第二部段452的连接处时由于体积突然膨胀而转变为气体或气液混合物并且压力降低，该气体或气液混合物经由第一通路槽47进入膨胀孔48时，由于体积再次突然膨胀而进一步气化并且压力降低，并最终经由第二通路槽46进入压力控制腔CP。因此，进入压力控制腔CP的流体施加在活塞31的上端面的压力远小于活塞31的下端面经受的液体推力，活塞31在压差的作用下向上移动至其打开位置，活塞31的下端面与活塞孔道段41的基部的密封座44分离，吸气腔CI内的液体依次经由液体进入段42、活塞孔道段41和液体出口43而排出至压缩机构的外部。

[0048] 如图3b所示，当涡旋压缩机不需要排液时，包括吸气腔CI在内的压缩腔正常填充有气态的工作介质。工作介质经由一系列压缩腔的压缩而从径向外侧的压缩腔至径向内侧的压缩腔而压力逐渐增大，也就是说，在压缩机的正常工作状态下，靠近径向外侧的压缩腔内的压力比靠近径向内侧的压缩腔的压力小。吸气腔CI的径向内侧的中间压缩腔内的较高压气体经由取压孔45、通路槽等构成的压力控制通道进入压力控制腔CP，尽管压力控制通道中设有节流膨胀结构，进入压力控制腔CP的气体压力相较于吸气腔CI的径向内侧的中间压缩腔的气体压力略微降低，但仍高于吸气腔CI内的压力。因此，活塞31的下端面经受的压力小于活塞31的上端面经受的压力，活塞31在压差的作用下向下移动至其关闭位置，活塞31的下端面与活塞孔道段41的基部的密封座44接合并密封液体进入段42，从而将吸气腔CI与压缩机构的外部的吸气压力区隔绝，涡旋压缩机能够进行正常的压缩操作。

[0049] 尽管在本发明的实施方式中，排液通道优选地构造为能够与吸气腔CI连通从而使得液体能够尽快从压缩机构排出，但是本领域技术人员可以理解的是，排液通道也可以构造为能够与多个中间压缩腔中的靠近吸气腔CI的中间压缩腔连通。另外，在本发明的实施方式中，取压孔45优选地构造为能够与中央压缩腔或者靠近中央压缩腔的中间压缩腔连通从而保证被引流至压力控制腔CP的流体压力较高，但本领域技术人员也可以理解的是，只要取压孔45所连通的压缩腔相较于排液通道所连通的压缩腔更靠近压缩机构的径向内侧，即取压孔45所连通的压缩腔内的压力比排液通道所连通的压缩腔内的压力更高即可实现对活塞的控制。

[0050] 如图5所示，液体进入段42与取压孔45分别连通至不同的第一压缩腔C1和第二压缩腔C2，第一压缩腔C1相较于第二压缩腔C2更靠近压缩机构的径向外侧。由此，可以确保在非液击工况下压力控制腔CP内的压力恒大于液体进入段42内的压力，从而保证活塞31处于关闭位置，压缩机能够正常运行。而在液击工况下，由于排液通道能够在第一压缩腔C1与压缩机构的外部的吸气压力区之间提供流体连通，压缩腔内的液体能够被及时地排出至压缩机构外部而不经历或尽可能少地经历涡旋叶片的推动和挤压，由此减少液体对涡旋叶片的冲击、避免涡旋叶片的损坏。在特别容易发生液击的压缩机启动初期，还有利于减小压缩机的开机扭矩，降低电机冲击载荷，保证了压缩机工作的稳定性和可靠性，有效地延长了电机的使用寿命。此外，显然地，根据本发明的排液控制机构包括在压力控制通道中设置的节流膨胀结构，节流膨胀结构适于使来自压缩机构内的液体流体膨胀气化从而以无源方式制造压差，因此无需单独的电力/动力源即可以实现对排液通道的开闭的控制，因此零部件更少、生产简易、成本低廉。再者，根据本发明的排液控制机构仅利用来自压缩机构内的流体来制造压差，而无需从压缩机构外部引入流体，结构更加简单、操作可能可靠。

[0051] 此外，为了在排液时使得吸气腔CI内的液体更快地经排液通道排出，优选地，在活塞31处于其打开位置时，活塞31的侧壁不覆盖液体出口43，从而增大了排液通道的流通面积，使得液体能够经由液体出口43更顺畅地流出。

[0052] 此外，为了保证压力控制腔CP的有效控制，优选地，活塞31与活塞孔道段41之间还设有例如为O形圈的密封件312，密封件312容置在活塞31的外侧表面形成的密封槽311中，以提供活塞31的外侧表面与活塞孔道段41的内侧表面之间的密封。此外，无论活塞31处于任意位置，密封件312始终位于液体出口43的上方，从而保证密封件312上方的空间始终与下方的空间密封隔绝，也就将液体出口43与压力控制腔CP隔绝，由此避免了液体进入压力控制腔CP，保证了压力控制腔CP对活塞31的精准且快速的控制。

[0053] 此外，尽管在本发明的第一实施方式中示出的压力控制通道包括膨胀孔48，但本领域技术人员可以理解的是，膨胀孔48也可以被省略，取压孔45可以直接通过通路槽连接至压力控制腔CP，只要压力控制通道具有节流膨胀结构即可。在省略膨胀孔48的情况下，节流膨胀结构可以例如如上文所描述的设置通过取压孔45的流动横截面不同的第一部段451和第二部段452形成，也可以例如通过使通路槽的流动横截面积远大于取压孔45的流动横截面积而形成。另外，本领域技术人员可以理解，压力控制通道可以包括一个或更多个节流膨胀结构，即流动横截面积相较于第一通路槽47显著增大的膨胀孔48、流动横截面积突然增大的取压孔45以及流动横截面积相较于取压孔45突然增大的通路槽中可以单独地或组合地设置在压力控制通道中。

[0054] 此外，为了使得排液控制机构更加紧凑、节省空间以及更加容易加工，优选地，取压孔45、膨胀孔48和活塞孔道段41布置成均沿压缩机构的轴线方向延伸并且位于沿压缩机构的轴线方向延伸的不同平面中(不共面)。第一通路槽47和第二通路槽46通过在排液机构平台40的上表面开槽形成，对于一组排液通道，可以利用单个覆盖件同时覆盖在取压孔45、膨胀孔48、排液通道、第一通路槽47和第二通路槽46的上方并形成密封，由此使得机构的零部件更少、占用空间更小、生产和组装更加简单。

[0055] 另一方面，本领域技术人员可以理解的是，取压孔45可以与排液通道分开地布置并采用多个覆盖件对取压孔45和排液通道的活塞孔道段41进行覆盖密封，以提供更加灵活的部件位置设计。甚至，取压孔45可以设置在毂部14的径向内侧而将中央压缩腔或排气腔的高压气体引入至压力控制腔CP内。此外，取压孔45也不限于如图4所示的沿着压缩机构的轴线方向延伸，而是可以构造为其它合适的构型、例如弯折构型或者在定涡旋端板中相较于水平方向倾斜地延伸的倾斜构型，只要取压孔45的第一端与第二压缩腔连通并且取压孔45的第二端能够直接地或间接地与压力控制腔CP连通即可。例如，在取压孔构造为由沿轴向延伸的部段以及沿横向延伸的部段连接而成的弯折构型的情况下，取压孔的轴向延伸部段具有与第二压缩腔连通的第一端，取压孔的横向延伸部段形成在定涡旋端板中并具有第二端，取压孔的第二端可以直接连接至压力控制腔CP而无需设置覆盖件对取压孔进行覆盖密封，只要取压孔具有节流膨胀结构，就可以实现在排液工况下保证压缩腔内的液体被及时地排出至压缩机构外部，而在非液击工况下保证压缩机能够正常运行。

[0056] 本领域技术人员可以理解的是，可以根据排液需要在定涡旋的多个位置处设置多个排液通道和排液控制机构。排液通道和排液控制机构可以如本发明的第一实施方式设置在定涡旋的毂部的径向外侧，也可以设置在定涡旋的毂部的端面上。下面将参照图6至图8来描述根据本发明的第二实施方式的涡旋压缩机，其中排液通道和排液控制机构设置在定涡旋的毂部14的端面上。在该第二实施方式中，涡旋压缩机的主要部件、安装方式以及工作原理，特别是排液操作和原理均与本公开的第一实施方式类似，因此不再赘述。

[0057] 如图6所示，定涡旋100a的毂部14a的上端面形成排液机构平台40a。排液机构平台40处形成有排液通道并设有排液控制机构。如图8所示，排液通道构造为大致沿压缩机构的轴线方向从毂部14a的上端面延伸贯穿定涡旋100a直至定涡旋端板10a的第一侧。与本发明的第一实施方式相同，排液通道在压缩机构的轴线方向上包括相互连接的活塞孔道段41a和液体进入段42a，液体进入段42a的一端连通至压缩机构的一系列压缩腔中的第一压缩腔，活塞孔道段41a的侧部还具有与压缩机构的外部的吸气压力区连通的液体出口43a。

[0058] 参见图6，排液控制机构主要包括活塞31a、覆盖件、固定件34a和取压孔45a。活塞31a容纳在排液通道的活塞孔道段41a内并且能够沿着活塞孔道段41a在打开位置和关闭位置之间移动。覆盖件包括衬垫32a和盖板33a，两者通过将例如为螺钉的固定件34a依次安装固定至排液机构平台40a并覆盖在排液通道的活塞孔道段41a的上方而形成密封，从而在活塞孔道段41a内的覆盖件与活塞31a之间的区域形成压力控制腔。参见图8，取压孔45a构造为大致沿压缩机构的轴线方向从毂部14a的上端面延伸贯穿定涡旋100a直至定涡旋端板
10a的第一侧。取压孔45a的第一端连通至第一压缩腔的径向内侧的第二压缩腔，取压孔45的与其第一端相反的第二端通过通路槽47a与活塞孔道段41a内的压力控制腔连通。通路槽
47a通过在毂部14a的上端面开槽形成。取压孔45和通路槽47a共同构成了用于将第二压缩腔内的流体引至压力控制腔CP的压力控制通道。与第一实施方式类似的，压力控制通道也具有一个或多个节流膨胀结构，例如如图8所示，取压孔45a在压缩机构的轴线方向上包括具有第一端的第一部段451a和具有第二端的第二部段452a，第一部段451a与第二部段452a相互连接，并在两者的连接处形成流动横截面积突然增大的节流膨胀结构。

[0059] 优选地，如图7所示，定涡旋100a可以形成大致对称地布置在定涡旋轴线两侧的两组排液通道，从而使得压缩机构在排液时保持平衡。另外，每组排液通道可以包括一个或更多个排液通道，每个排液通道中的活塞孔道41a中设有一个活塞31a。定涡旋100a的毂部14a的上端面还下凹形成有连通槽48a，以将每组排液通道中的各压力控制腔连通。多个活塞孔道以及多个活塞的设计进一步增大了排液通道的流通面积，使得液体能够尽快排出压缩机构。

[0060] 优选地，覆盖件构造为具有与定涡旋100a的毂部14a的上端面大致相同的形状，如图6所示，覆盖件构造为单个环形形状。单个环形的覆盖件能够同时覆盖在取压孔45a、排液通道和通路槽47a和连通槽48a的上方并形成密封，由此使得机构的零部件更少、占用空间更小、生产和组装更加简单。此外，可以仅在两组排液通道之间设置一个取压孔45a。由于每组排液通道中的全部活塞孔道段41a内的压力控制腔被连通槽48a连通，并且每组排液通道均通过通路槽47a与取压孔45a连通，对于整个压缩机构而言，仅需设置单个取压孔45a，即可以实现对多个活塞的同步控制，不仅结构更加简单，而且排液更迅速、加工更容易。优选地，单个取压孔45a设置在两组排液通道的大致中间位置处，以使得来自压缩腔内的流体能够大体相等地进入压力控制腔。

[0061] 此外，与本发明的第一实施方式相比，由于在本发明的第二实施方式中排液通道和排液控制机构设置在由定涡旋100a的毂部14a的上端面形成的排液机构平台40a处，因此无需单独加工排液机构平台，不仅加工和生产更加方便，而且更加节省空间。

[0062] 此外，尽管在本发明的实施方式中，排液通道和排液控制机构设置于定涡旋，但是本领域技术人员可以理解，排液通道和排液控制机构也可以设置于动涡旋并获得类似的效果。

[0063] 虽然已经参照示例性实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解，本发明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实施方式做出各种改变。还应理解的是，在技术方案不矛盾的情况下，各个实施方式的特征可以相互结合或者可以省去。