專利名稱：具有可變腔室的配重的渦旋機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及旋轉機械的平衡。更具體地，本發(fā)明涉及用以平衡旋轉機械的配重，其中，該配重包括一個可用來優(yōu)化該配重質量的可變大小的腔室。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，有一類用于輸送各種流體的通常被稱為“渦旋”設備的機械。這類設備可以制成膨脹機、位移發(fā)動機(displacementengine)、泵、壓縮機等，本發(fā)明的許多特點適用于上述任何一種機械設備。然而，出于說明的目的，公開的實施例是密封的制冷劑壓縮機的形式。
一般來說，一渦旋設備具有兩個相似形狀的螺旋形卷片，每個卷片安裝在一個單獨的端板上以限定一個渦旋元件。兩個渦旋元件相互配合在一起，其中一個渦旋卷片相對于另一個渦旋卷片可繞動地旋轉180°。該設備工作時是借助一個渦旋元件(“繞動渦卷”)相對于另一個渦旋元件(“固定渦卷”或“非繞動渦卷”)旋轉，以在相應的卷片的側面之間產(chǎn)生移動線接觸，這種移動線接觸限定了可移動的、相互隔離的新月形流體腔。這種螺旋形渦旋卷片一般形成圓的漸開線，理論上，在工作過程中，所述渦旋元件之間沒有相對繞動；也就是說，所述運動為純粹的曲線平移(即在主體上沒有任何線繞動)。流體腔將被處理的流體由渦旋設備中設置有流體入口的第一區(qū)域攜帶至渦旋設備中設置有流體出口的第二區(qū)域。當密封的流體腔由第一區(qū)域移動至第二區(qū)域時，其容積改變。在任何瞬間至少有一對密封流體腔；當同時有多對密封的流體腔時，每對腔都具有不同的容積。在壓縮機內(nèi)，第二區(qū)域具有比第一區(qū)域更高的壓力，并且其位置處于設備的中心，第一區(qū)域被設置于設備的外圍。
兩種類型的接觸限定了形成于渦旋元件之間的流體腔由于徑向力引起的在卷片的螺旋面或側面之間的軸向延伸的切線接觸(“側面密封”)，由軸向力引起的在每個卷片的平面邊緣表面(“端部”)和相對的端板之間的面接觸(“端部密封”)。為了獲得高效率，這兩種類型的接觸都必須達到良好的密封。
渦旋類型設備的概念已經(jīng)提出一段時間并且公認具有一些明顯的優(yōu)點。例如，渦旋機械具有高絕熱性和容積效率，并且在給定容積下，具有相對小的體積和重量。由于渦旋機械不使用大的往復部件(例如活塞，連桿等)，因此他們比許多壓縮機更安靜以及振動更小，并且，由于所有的流體流動是沿一個方向在多個相對的腔中同時壓縮的，因此由壓力引起的振動更小。這類機械也由于只使用相對很少的移動部件、渦旋件之間具有相對低的運動速率以及對流體雜質所固有的容許度而具有高穩(wěn)定性和耐用性。
一個渦旋元件相對于另一個渦旋元件的旋轉運動產(chǎn)生了不平衡，這種不平衡典型地通過使用一個或多個配重來抵消。當設計新壓縮機和/或重新設計和改進現(xiàn)有壓縮機時，有時候必須要設計一種新的配重。當配重的質量需要為特定的應用進行優(yōu)化時，對新型配重的需求就成為典型的需要。每次需要一種新的質量的配重時，用于該特定質量的配重的新模具也要進行改良。新模具的改進導致了與新模具相關的時間和成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包括凹槽的配重。凹槽的尺寸和/或深度可以根據(jù)配重的質量的變化而改變。因此，可以通過改變配重內(nèi)凹槽的尺寸和/或深度而制造質量不同但具有相同外徑的配重以滿足配重的所需質量。配重具有不同質量但仍然保持共有外徑的實際情況消除了當使用不同質量的配重時在裝配線上對加工進行改進和/或改造的必要，該裝配線用于將配重裝配到壓縮機組件上。
本發(fā)明的更多領域的應用將在下文的具體描述中變得顯而易見。應該理解到雖然指明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是所有的具體描述和特定示例都是出于舉例的目的而不是用于限制發(fā)明的范圍。


本發(fā)明可以通過具體描述以及相應的附圖而被更充分地理解，其中圖1是沿具有根據(jù)本發(fā)明的可變質量配重的渦旋型制冷劑壓縮機中心的垂直剖視圖；圖2是圖1所示的配重以及用于制造該配重的鑄?；驔_模的俯視透視圖；圖3是圖2所示的配重以及鑄?；驔_模的仰視透視圖；圖4是與圖3相似的視圖，但是顯示了具有不同質量的配重；圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的配重和成型鑄?；驔_模的仰視透視圖；圖6是用于制造圖2和3中所示配重的鑄模組件的透視圖；圖7是用于制造圖5中所示配重的鑄模組件的透視圖。
具體實施例方式
下面關于(多個)優(yōu)選實施例的描述實質上僅是舉例說明，而決不是用于限定發(fā)明及其應用或使用。
本發(fā)明的平衡系統(tǒng)可用于任何類型的旋轉設備。只是出于舉例的目的，本發(fā)明針對一種旋轉壓縮機，尤其是一種渦旋型制冷劑壓縮機進行描述。
現(xiàn)參照附圖，在各圖中，對于相同的和對應的部件使用相同的標號表示，在圖1中所示的具有根據(jù)本發(fā)明的平衡系統(tǒng)的渦旋壓縮機通常由標號10表示。壓縮機10一般具有圓筒形的密封殼體12，在其上端焊接有罩蓋14，在其下端焊接有底板16，底板16帶有多個與其一體成形的安裝腳(圖中未示出)。罩蓋14配置了可帶有普通排放閥(圖中未示出)的制冷劑排放配件18。固定在殼體上的其它主要元件包括橫向延伸的分隔板22，它沿周邊焊接在罩蓋14與殼體12焊接的相同位置上；主軸承座24，其適當?shù)毓潭ǖ綒んw12上；以及下軸承座26，其具有多個徑向向外延伸的腿，每個腿也適當?shù)毓潭ǖ綒んw12上。橫截面大體上為方形但在角部倒圓的電動機定子28壓配合在殼體12內(nèi)。定子上的倒圓角之間的平面構成了定子和殼體之間的通道，使得潤滑劑容易從殼體的頂部回流到底部。
在上端具有偏心曲柄銷32的驅動軸或曲軸30可旋轉地以其軸頸支承在主軸承座24的軸承34和下軸承座26的第二軸承36內(nèi)。曲軸30的下端有一直徑較大的同心孔38與一沿徑向向外傾斜的直徑較小的孔40連通，該孔40從連通處向上延伸到曲軸30的頂部。在孔38內(nèi)設有一個攪拌器42。內(nèi)殼體12的下部形成一個集油槽44，其內(nèi)充滿潤滑油，油位可略高于轉子46的下端，孔38起到泵的作用，向上泵送潤滑油至曲軸30并進入孔40，最后到達壓縮機的各個需要潤滑的部分。
曲軸30可旋轉地被一電動機驅動，該電動機包括定子28、套在其上的繞組48和壓配合在曲軸30上、并分別具有上、下配重50和52的轉子46。
主軸承座24的上表面設有一個平坦止推軸承表面54，其上設置著一個具有普通的螺旋葉片或卷片58的旋轉渦旋元件56。由旋轉渦旋元件56的下表面向下伸出的為一其內(nèi)設有一軸頸軸承60的圓筒形軸轂，在該軸轂中可繞動地設置著驅動襯套62，該襯套有一內(nèi)孔64，其內(nèi)可驅動地設置著曲柄銷32。曲柄銷32在一平面上具有一平臺，該平面與在孔64的一部分中形成的平臺表面驅動接合(圖中未示出)以提供徑向順從的驅動配置，就如美國專利4,877,382中所示出的那樣，該專利公開的內(nèi)容被本文參考引用。還提供一歐氏聯(lián)軸節(jié)66，其設置在旋轉渦旋元件56和主軸承座24之間，并用鍵固定到旋轉渦旋元件56和一個非旋轉渦旋元件68上，以防止旋轉渦旋元件56的旋轉運動。歐式聯(lián)軸節(jié)66優(yōu)選地為美國專利5,320,506中所公開的類型，該專利公開的內(nèi)容被本文參考引用。
還提供了一個帶有卷片70的非旋轉渦旋元件68，卷片70放置在與旋轉渦旋元件56的卷片58相接合處。非旋轉渦旋元件68在中央設置有排放通道72，該通道與向上開口的凹槽74連通，該凹槽又與由罩蓋14和分隔板22限定的排放減聲腔76流體連通。在非旋轉渦旋元件70內(nèi)還形成一環(huán)形槽78，并在其內(nèi)部設有一密封組件80。凹槽74、78以及密封組件80相互作用限定了軸向壓力偏壓腔，用以接收被卷片58和70壓縮的承壓流體，從而對非旋轉渦旋元件68施加軸向偏壓力，以此推動相應的卷片58，70的端部分別與相對的端板表面密封配合。密封組件80優(yōu)選為美國專利5,156,539中所更具體描述的類型，該專利公開的內(nèi)容被本文參考引用。非旋轉渦旋元件68被設計為以適合的方式安裝在主軸承座24上，就如在前述的美國專利4,877,382或5,102,316中所描述的那樣，上述專利公開的內(nèi)容被本文參考引用。
現(xiàn)參考圖2和圖3，上配重50被更詳細地圖示出來。雖然本發(fā)明是針對于上配重50進行描述，但是如果希望的話，將上配重50的可變質量的特征應用于下配重52中也是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
上配重50為臺階狀，它包含一半圓的C型部分或者主體90具有周向相對的端面92和一對周向相對延伸的凸緣定位部94，每個定位部都包括一開口96，利用其可將配重50固定到轉子46上。C型部分90在端面92之間具有弓形主體部分，其沿周向延伸的弧度可達到但不超過180°，以便使其可以完全安裝在轉子46的沿其轉軸延伸的平面的一側上。凸緣部分94由端面92的結合點周向延伸以限定一超過180°的角度延伸部分。
C型部分90限定了一腔室或凹槽98，對配重50來說可用其來獲得特定質量。凹槽98延伸一特定弧度以及具有一特定深度?；￠L及槽深都可以通過使用不同的可互換的芯100(圖6)來改變，該芯100被插入到一可用來制造配重50的鑄?；驔_模102(圖6)中。此外，一個或多個肋部104可以制成在槽98內(nèi)延伸以調整配重50的質量到特定質量。圖4中顯示的配重50’與配重50的質量相比由于具有弧度更短、深度更淺的凹槽98以及額外的一個或多個肋部104，使其具有比配重50更大的質量。這些都是利用不同的芯或銷100來完成的。配重50和50’的外形是相同的，因此允許配重50和50’在相同的鑄?；驔_模102(圖6)中制造，而該鑄?；驔_模102具有的不同的芯100可用來限定不同尺寸的凹槽98。當壓縮機10的工作特性改變，并且該工作特性的改變使得壓縮機10需要重新平衡時，配重50’可以替換配重50。
現(xiàn)參照圖5，該圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的配重150。除了由多個孔198替換了凹槽98外配重150與配重50完全相同。多個孔198沿C型部分90周向布置，并且每個孔都具有特定的深度?？?98的數(shù)量以及每個孔198的深度都可以根據(jù)具有不同數(shù)量和長度的銷200的芯200(圖7)而各自獨立地改變，該芯200插到用來制造配重150的鑄模或沖模102(圖7)中。
因此，具有共有外徑的配重可以被制造為具有不同的質量。這一特征可以減少與附加工廠成本相關的費用?，F(xiàn)有技術中是根據(jù)高度和/或直徑來設計不同的配重，因此當使用不同質量的配重時需要對配重的裝配加工進行修改或替換。由于多個配重質量具有共有的外徑，由于多種配重質量具有共有的外徑，單獨的一套裝配設備就可以被所有的多個配重質量所利用。
上述關于本發(fā)明的描述在本質上僅僅是示例作用，因此，在不背離本發(fā)明要旨的情況下做出的變化均被認為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這種變化不認為是脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種用于驅動軸的配重，其被設計為分別在多個具有不同平衡要求的旋轉機械中的每個旋轉機械中使用，所述配重包含一主體，其具有整體尺寸和形狀以便安裝在所述多個旋轉機械的每個旋轉機械中；和一個位于所述主體中的凹槽，所述凹槽具有可選擇的容積，用來按需要優(yōu)化用于特定旋轉機械上的所述配重的總質量。
2.如權利要求1所述的配重，其特征在于，所述凹槽包含多個孔。
3.如權利要求2所述的配重，其特征在于，選擇孔的數(shù)量以提供所述的體積。
4.如權利要求2所述的配重，其特征在于，選擇孔的深度以提供所述的體積。
5.如權利要求1所述的配重，其特征在于，所述凹槽為一細長腔。
6.如權利要求5所述的配重，其特征在于，選擇所述腔的長度以提供所述的體積。
7.如權利要求5所述的配重，其特征在于，選擇所述腔的深度以提供所述的體積。
8.如權利要求5所述的配重，其特征在于，一肋部形成在所述腔內(nèi)以提供所述體積。
9.如權利要求1所述的配重，其特征在于，所述驅動軸由具有定子和轉子的電機驅動，所述配重被設計為連接在所述轉子上。
10.如權利要求9所述的配重，其特征在于，所述主體為一弓形體。
11.如權利要求10所述的配重，其特征在于，所述凹槽為一細長的弓形腔。
12.如權利要求1所述的配重，其特征在于，所述旋轉機械為一渦旋機械，包含一第一渦旋元件，其具有第一端板以及從所述第一端板向外伸出的第一螺旋卷片；和一第二渦旋元件，其具有第二端板以及從所述第二端板向外伸出的第二螺旋卷片，所述第二渦旋卷片與所述第一渦旋卷片相互接合；所述驅動軸引起所述渦旋元件相對于另一渦旋元件繞動，由此所述螺旋卷片在一吸入壓力區(qū)域和一排放壓力區(qū)域之間形成容積逐漸改變的腔。
13.一種生產(chǎn)用于驅動軸的配重的方法，該配重被設計為分別在多個具有不同平衡要求的旋轉機械中的每個旋轉機械中使用，所述方法包含提供一鑄模，其用于鑄造一具有整體尺寸和形狀的主體配合在多個旋轉機械的每個旋轉機械中；在所述鑄模中插入一芯部以在所述主體上形成一凹槽，所述鑄模具有可選擇的容積以形成凹槽，用來按需要優(yōu)化用于特定旋轉機械上的所述配重的總質量；和鑄造所述配重。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述芯具有多個孔。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，選擇孔的數(shù)量以提供所述容積。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于，選擇孔的深度以提供所述容積。
17.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述凹槽為一細長腔。
全文摘要
一用于不同壓縮機上的平衡系統(tǒng)使用了一具有共有外形的配重。通過改變位于配重上的凹槽尺寸來針對每個壓縮機優(yōu)化其配重的質量。在一實施例中，該凹槽為一弓形槽；以及在另一實施例中，該凹槽為多個孔。
文檔編號F04C18/02GK1793662SQ20051008958
公開日2006年6月28日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權日2004年12月21日
發(fā)明者K·J·萊因哈特, J·A·謝弗, E·P·卡文德 申請人:科普蘭公司