專利名稱：具有允許磨合的材料的渦旋式壓縮機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及一種渦旋式壓縮機(jī)，其中兩個(gè)渦旋部件中的一個(gè)渦旋部件由比另一個(gè)渦旋部件硬得多的材料形成，從而在渦旋式壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)能夠發(fā)生磨合。
背景技術(shù)：
渦旋式壓縮機(jī)被眾所周知，并且變得被廣泛地使用于流體壓縮應(yīng)用中。在一臺(tái)典型的渦旋式壓縮機(jī)中，一個(gè)渦旋部件具有基座和從其基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒。 該渦旋部件的大體上螺旋形的渦旋齒和第二個(gè)渦旋部件的大體上螺旋形的渦旋齒相互配合。渦旋齒相互配合以限定壓縮室。使兩個(gè)渦旋部件中的一個(gè)渦旋部件相對(duì)于另一個(gè)渦旋部件繞轉(zhuǎn)，當(dāng)這種繞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，壓縮室的尺寸減小，并且被截留的液體被壓縮。渦旋式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)面臨的一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題是在兩個(gè)渦旋部件之間的分離力的產(chǎn)生。 當(dāng)流體被壓縮時(shí)，在壓縮室中的壓力增大并且趨于使兩個(gè)渦旋元件彼此遠(yuǎn)離。為了解決這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，典型的是在兩個(gè)渦旋部件中的一個(gè)渦旋部件后面施加趨于使該渦旋部件朝另一個(gè)渦旋部件偏壓的作用力。因此，典型地，兩個(gè)渦旋部件中的一個(gè)渦旋部件能夠朝著另一個(gè)渦旋部件進(jìn)行些許有限的軸向移動(dòng)。另外，在這兩個(gè)渦旋部件處存在緊公差(tight-tolerance)是重要的，并且一個(gè)渦旋部件的螺旋形渦旋齒的末端接近相對(duì)的渦旋部件的基座也是重要的。但是，由于公差等等的原因，渦旋齒經(jīng)常會(huì)與相對(duì)的基座間隔開(kāi)。此外，在操作期間的渦旋部件的實(shí)際形狀會(huì)與機(jī)械加工的形狀相比變化很大。這是出于機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力和內(nèi)部壓力的原因。已知用各式各樣的材料來(lái)形成渦旋壓縮機(jī)部件。

發(fā)明內(nèi)容
一種渦旋壓縮機(jī)包括靜渦旋部件(non-orbiting scroll member)和動(dòng)渦旋部件 (orbiting scroll member)，所述靜渦旋部件具有基座和從所述靜渦旋部件的基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒，所述動(dòng)渦旋部件具有基座和從所述靜渦旋部件的基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒。靜渦旋部件的渦旋齒和動(dòng)渦旋部件的渦旋齒相互配合以限定壓縮室。 驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)使所述動(dòng)渦旋部件相對(duì)于所述靜渦旋部件繞轉(zhuǎn)。所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的至少一個(gè)渦旋部件進(jìn)行操作以便沿軸向方向朝著所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的另一個(gè)渦旋部件移動(dòng)。所述渦旋壓縮機(jī)提供偏壓力以便使所述至少一個(gè)渦旋部件朝著另一個(gè)渦旋部件偏壓。所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第一個(gè)渦旋部件的表面的至少一部分由比所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第二個(gè)渦旋部件上將與所述第一個(gè)渦旋部件表面的至少一部分接觸的材料更硬的材料形成，從而在渦旋壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)將進(jìn)行磨合并除去所述材料。本發(fā)明的這些和其它特征能夠從以下的說(shuō)明書(shū)和附圖得到最好的理解，后面是簡(jiǎn)要說(shuō)明。


圖1是通過(guò)一臺(tái)現(xiàn)有技術(shù)的渦旋式壓縮機(jī)的剖視圖。圖2A示出了在啟動(dòng)時(shí)的本發(fā)明的渦旋式壓縮機(jī)。圖2B示出了在進(jìn)行了一段時(shí)間的操作之后的渦旋式壓縮機(jī)。圖3是本發(fā)明的渦旋式壓縮機(jī)的分解視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的渦旋式壓縮機(jī)20。如圖所示，軸15驅(qū)使動(dòng)渦旋部件對(duì)相對(duì)于靜渦旋部件26繞轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中的靜渦旋部件接收趨于使其朝著動(dòng)渦旋部件M偏壓的作用力。該作用力抵抗如上文所述的分離力。該作用力可以來(lái)自彈簧或者來(lái)自具有被壓縮的流體或者被部分地壓縮的流體的分流通路。雖然本申請(qǐng)將描述渦旋齒為“大體上螺旋形”，但是應(yīng)該理解到該術(shù)語(yǔ)將涵蓋所謂的“混合”渦旋齒渦旋式壓縮機(jī)，其中渦旋齒的形狀為一系列連接的曲線而不是單純的螺旋形。盡管如此，所有的渦旋齒都還是沿著曲線從中間點(diǎn)處徑向向外地伸出并包繞彼此。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語(yǔ)“大體上螺旋形”涵蓋所有這種形狀。雖然所述作用力被示為在靜渦旋部件26后面，但是還已知在動(dòng)渦旋部件M后面施加偏壓力，本發(fā)明的啟示將涵蓋這種渦旋式壓縮機(jī)。曲軸箱32支撐動(dòng)渦旋部件M，殼體30圍繞靜渦旋部件26。如圖2A所示，在啟動(dòng)時(shí)，發(fā)明的動(dòng)渦旋部件50的基座53可以具有些許變化，使得靜渦旋部件M的渦旋齒56的一些部分(例如在部分51附近)與基座50的一部分接觸， 但是該渦旋齒的其它部分與基座53間隔開(kāi)。這是不期望發(fā)生的。公差問(wèn)題的量被夸張化以便顯示出該問(wèn)題。發(fā)生的另一個(gè)問(wèn)題是，渦旋齒56上與區(qū)域51接觸的部分100將同樣地趨于迫使該渦旋齒的其它部分遠(yuǎn)離基座50。因此，如圖2A所示，會(huì)存在將是不期望的間隙。此外，動(dòng)渦旋齒52的末端101還會(huì)磨損。如圖1所示，在軸15和動(dòng)渦旋部件M之間的連接包括滑塊110和偏心銷111。這種驅(qū)動(dòng)連接是已知的，這種驅(qū)動(dòng)連接提供了 “徑向順從的(radially compliant) ”渦旋組。 在徑向順從的渦旋組中，存在促使渦旋齒彼此接觸的離心力。然而，渦旋齒還變得不接觸。 當(dāng)發(fā)明的渦旋式壓縮機(jī)由于其材料構(gòu)造而發(fā)生磨損時(shí)，還可以進(jìn)行磨合調(diào)整以便解決關(guān)于渦旋壓縮機(jī)組成部件因這種徑向接觸而產(chǎn)生的實(shí)際形狀和公差的問(wèn)題。在靜渦旋部件M和止動(dòng)件62之間的初始間隙可以設(shè)置得高于標(biāo)稱渦旋齒高度公差。也就是說(shuō)，可以將渦旋壓縮機(jī)的渦旋齒設(shè)計(jì)成選擇動(dòng)渦旋齒52的高度使得初始間隙將會(huì)存在直到磨合實(shí)現(xiàn)了完美地修整的形狀。在發(fā)明的渦旋式壓縮機(jī)中，靜渦旋部件M由硬化的材料形成。在一個(gè)示例中，可以應(yīng)用6061鋁合金。在機(jī)械加工出渦旋齒后，渦旋齒經(jīng)硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理，隨后涂覆特氟隆以便密封表面氣孔。同時(shí)，動(dòng)渦旋部件50同樣用6061鋁合金制成，但是沒(méi)有經(jīng)硬化處理或者特氟隆處理。
利用這種構(gòu)造，在渦旋壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)，與區(qū)域51接觸的渦旋齒部分56將磨入基座中，如附圖標(biāo)記53處所示。通過(guò)這種磨損，在整個(gè)渦旋壓縮機(jī)的渦旋齒上將存在緊公差配合。另外，在渦旋式壓縮機(jī)中形成用于限制靜渦旋部件M的軸向移動(dòng)的止動(dòng)件60和 62。止動(dòng)件60是重要的，因?yàn)閴毫Ψ逯祵Ⅱ?qū)使靜渦旋部件M遠(yuǎn)離動(dòng)渦旋部件50。止動(dòng)件 60將隨后起作用以限制這種移動(dòng)。在另一方面，如圖2B所示，止動(dòng)件62將限制能夠發(fā)生的磨合的量。如圖3所示，止動(dòng)件62可以形成在曲軸箱32上，并且止動(dòng)件60可以形成在殼體部件30上。止動(dòng)件62和60可以與曲軸箱32和殼體部件30 —體地形成，或者可以為用螺釘擰到相應(yīng)的部件上的板件。如可以從圖3認(rèn)識(shí)到地，靜渦旋部件M可以形成有實(shí)際上接觸止動(dòng)件60和62的齒輪64。在另一種可選的方案中，較軟質(zhì)的渦旋部件的渦旋齒的高度可以被選擇以便稍微地高于較硬質(zhì)的渦旋部件的渦旋齒。這將縮短磨合期的持續(xù)時(shí)間并且減少產(chǎn)生的碎屑的數(shù)量。雖然已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但是本發(fā)明的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到一些變型將落入本發(fā)明的范圍之中。出于此原因，下文的權(quán)利要求書(shū)將被研究以便確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種渦旋式壓縮機(jī)，包括靜渦旋部件，所述靜渦旋部件具有基座和從所述靜渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒；動(dòng)渦旋部件，所述動(dòng)渦旋部件具有基座和從所述動(dòng)渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒，所述靜渦旋部件的所述渦旋齒和所述動(dòng)渦旋部件的所述渦旋齒相互配合以限定壓縮室；用于驅(qū)使所述動(dòng)渦旋部件相對(duì)于所述靜渦旋部件繞轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸；所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的至少一個(gè)渦旋部件能操作以便沿軸向方向朝著所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的另一個(gè)渦旋部件移動(dòng)，偏壓力使所述至少一個(gè)渦旋部件朝著所述另一個(gè)渦旋部件偏壓；并且形成所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第一個(gè)渦旋部件的表面的至少一部分的材料比在所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第二個(gè)渦旋部件上將與所述材料接觸的材料更硬，從而在啟動(dòng)時(shí)將發(fā)生磨合和材料的去除。
2.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中所述靜渦旋部件被驅(qū)使以便沿軸向方向朝著所述動(dòng)渦旋部件移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中所述靜渦旋部件由比所述動(dòng)渦旋部件更硬的材料形成。
4.如權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中所述靜渦旋部件經(jīng)硬化處理。
5.如權(quán)利要求4所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中在所述靜渦旋部件的所述至少一部分上形成特氟隆涂層。
6.如權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的每一個(gè)渦旋部件由鋁材料形成。
7.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中軸向止動(dòng)件限制所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件中的所述至少一個(gè)渦旋部件的軸向移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中，允許所述靜渦旋部件沿軸向方向移動(dòng)并接觸所述止動(dòng)件。
9.如權(quán)利要求7所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中，選擇所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的所述第二個(gè)渦旋部件的渦旋齒的高度，使得所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件最初彼此接觸，并且所述軸向止動(dòng)件不限制軸向移動(dòng)，直到發(fā)生磨合為止。
10.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中，在所述驅(qū)動(dòng)軸和所述動(dòng)渦旋部件之間的驅(qū)動(dòng)連接是沿徑向方向順從的，并且其中，在所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件之間的磨合和材料去除也沿徑向方向發(fā)生。
11.一種渦旋式壓縮機(jī)，包括靜渦旋部件，所述靜渦旋部件具有基座和從所述靜渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒；動(dòng)渦旋部件，所述動(dòng)渦旋部件具有基座和從所述動(dòng)渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒，所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件的所述渦旋齒相互配合以限定壓縮室；用于驅(qū)使所述動(dòng)渦旋部件相對(duì)于所述靜渦旋部件繞轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸；所述靜渦旋部件能操作以便沿軸向方向朝著所述動(dòng)渦旋部件移動(dòng)，并且所述渦旋式壓縮機(jī)提供偏壓力以便朝著所述動(dòng)渦旋部件偏壓所述靜渦旋部件；形成所述靜渦旋部件的表面的至少一部分的材料比在所述動(dòng)渦旋部件上將與所述材料接觸的材料更硬，從而在啟動(dòng)時(shí)在這兩種材料接觸的地方將發(fā)生磨合和材料的去除；所述靜渦旋部件經(jīng)硬化處理并設(shè)置有特氟隆涂層；和軸向止動(dòng)件沿兩個(gè)軸向方向限制所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件的軸向移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的每一個(gè)渦旋部件由鋁材料形成。
13.如權(quán)利要求11所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中，選擇所述靜渦旋部件和所述靜渦旋部件中的所述第二個(gè)渦旋部件的渦旋齒的高度，使得所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件最初彼此接觸，并且所述軸向止動(dòng)件不限制軸向移動(dòng)，直到發(fā)生磨合為止。
14.如權(quán)利要求11所述的渦旋式壓縮機(jī)，其中在所述驅(qū)動(dòng)軸和所述動(dòng)渦旋部件之間的驅(qū)動(dòng)連接是沿徑向方向順從的，并且在所述動(dòng)渦旋部件和所述靜渦旋部件之間的磨合和材料的去除也沿徑向方向發(fā)生。
15.一種渦旋式壓縮機(jī)，包括靜渦旋部件，所述靜渦旋部件具有基座和從所述靜渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒；動(dòng)渦旋部件，所述動(dòng)渦旋部件具有基座和從所述動(dòng)渦旋部件的所述基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒，所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件的所述渦旋齒相互配合以限定壓縮室；用于驅(qū)使所述動(dòng)渦旋部件相對(duì)于所述靜渦旋部件繞轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸；所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的至少一個(gè)渦旋部件能操作以便沿軸向方向朝著所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的另一個(gè)渦旋部件移動(dòng)，偏壓力使所述至少一個(gè)渦旋部件朝著所述另一個(gè)渦旋部件偏壓；形成所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第一個(gè)渦旋部件的表面的至少一部分的材料比所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的第二個(gè)渦旋部件上將與所述材料接觸的材料更硬，從而在啟動(dòng)時(shí)在這兩種材料接觸的地方將進(jìn)行磨合和材料的去除；并且所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的所述第一個(gè)渦旋部件的所述大體上螺旋形的渦旋齒的高度短于所述靜渦旋部件和所述動(dòng)渦旋部件中的所述第二個(gè)渦旋部件的所述大體上螺旋形的渦旋齒的高度。
全文摘要
渦旋式壓縮機(jī)包括靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件，靜渦旋部件具有基座和從基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒，動(dòng)渦旋部件具有基座和從基座伸出的大體上螺旋形的渦旋齒。靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件的渦旋齒相互配合以限定壓縮室。驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)使動(dòng)渦旋部件相對(duì)靜渦旋部件繞轉(zhuǎn)。靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件中的至少一個(gè)進(jìn)行操作以便沿軸向朝靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件中的另一個(gè)移動(dòng)。渦旋壓縮機(jī)提供偏壓力以使至少一個(gè)渦旋部件朝另一個(gè)渦旋部件偏壓。靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件中的第一個(gè)渦旋部件的表面的至少一部分由比靜渦旋部件和動(dòng)渦旋部件中的第二個(gè)渦旋部件上將與第一個(gè)渦旋部件表面的至少一部分接觸的材料更硬的材料形成，以在渦旋壓縮機(jī)啟動(dòng)時(shí)將進(jìn)行磨合并除去材料。
文檔編號(hào)F04C27/00GK102308094SQ201080006391
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者S·尼, S·瓦特斯 申請(qǐng)人:渦旋實(shí)驗(yàn)室公司