專利名稱：具有十字滑環(huán)的渦旋式壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有十字滑環(huán)(歐丹環(huán))的渦旋式壓縮機，尤其涉及一種具有用于防止繞動渦盤相對于固定渦盤旋轉(zhuǎn)的十字滑環(huán)的渦旋式壓縮機。
背景技術(shù)：
渦旋式壓縮機是這樣一種壓縮機，其包括具有固定渦卷的固定渦盤，以及具有與該固定渦卷接合的繞動渦卷的繞動渦盤。在這種渦旋式壓縮機的構(gòu)造中，隨著繞動渦盤在固定渦盤上執(zhí)行繞動運動，形成在固定渦卷與繞動渦卷之間的壓縮室的容積連續(xù)地變化，由此吸入并壓縮制冷劑。渦旋式壓縮機能夠連續(xù)地執(zhí)行吸入、壓縮和排放，因此與其它類型的壓縮機相比，渦旋式壓縮機在運行期間產(chǎn)生的振動和噪聲方面很受好評。渦旋式壓縮機的性能可取決于固定渦卷與繞動渦卷的形狀。固定渦卷和繞動渦卷可具有任意的形狀，但是通常它們具有容易制造的漸開線形狀。漸開線指的是這樣一種曲線當展開圍繞具有預(yù)定直徑的基圓纏繞的螺旋線時，對應(yīng)于由螺旋線形的端部繪出的軌跡。當使用這種漸開線時，渦卷具有一致的厚度，并將壓縮室響應(yīng)于繞動渦盤的旋轉(zhuǎn)角度的容積變化率維持為恒定。因此，應(yīng)增加渦卷的圈數(shù)，以獲得足夠的壓縮率，然而，這樣會造成壓縮機的尺寸隨著渦卷的圈數(shù)的增加而增大。同時，繞動渦盤通常包括盤部以及位于該盤部一側(cè)上的繞動渦卷。在未形成繞動渦卷的后表面上形成凸臺，該凸臺連接到旋轉(zhuǎn)軸，這使得繞動渦盤能夠執(zhí)行繞動運動。這種結(jié)構(gòu)可使繞動渦卷形成在盤部的幾乎整個表面上，由此減小盤部的直徑以便獲得相同的壓縮率。另一方面，當壓縮時施加的制冷劑的排斥力的作用點與減弱該排斥力的反作用的作用點垂直地隔開。因此，繞動渦盤在運行期間傾斜，由此產(chǎn)生更大的振動或噪音。為了消除這類問題，現(xiàn)已采用一種具有這種結(jié)構(gòu)的渦旋壓縮機，該結(jié)構(gòu)中繞動渦盤和旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)接部位于與繞動渦卷的相同的表面。這類結(jié)構(gòu)允許制冷劑的排斥力與反作用力施加到相同點，以解決繞動渦盤的傾斜問題。然而，當旋轉(zhuǎn)軸向上延伸到繞動渦卷時，在與繞動渦盤的中心部隔開的位置處開始排放，而不像現(xiàn)有技術(shù)中那樣在繞動渦盤的接近中心部的位置處開始排放。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比扭矩增大得更多，該扭矩被定義為因壓縮氣體而產(chǎn)生的氣壓乘以出口的中心與繞動渦盤之間的距離而得的數(shù)值。增大的扭矩被傳遞到插設(shè)在繞動渦盤與固定渦盤之間的十字滑環(huán)，以阻止繞動渦盤的旋轉(zhuǎn)。也就是說，該十字滑環(huán)包括多個鍵(key)，這些鍵分別聯(lián)接到形成在固定渦盤和繞動渦盤上的鍵槽。當旋轉(zhuǎn)扭矩增大時，施加到聯(lián)接繞動渦盤的鍵槽的鍵的壓力增大，由此加重了鍵或鍵槽的損壞或磨耗。這種摩擦力隨著壓縮率的增大而成比例地增大，由此對壓縮率設(shè)定造成限制。此外，由于十字滑環(huán)設(shè)置在固定渦盤和繞動渦盤之間，因此十字滑環(huán)的高度導(dǎo)致渦旋式壓縮機的整體高度增大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的詳細說明的一個方案提供一種具有十字滑環(huán)的渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機可以使渦旋式壓縮機的整體高度的增加最小化。該詳細說明的另一方面提供一種具有十字滑環(huán)的渦旋式壓縮機，盡管施加到十字滑環(huán)與繞動渦盤之間的壓力增大，該渦旋式壓縮機也能夠使十字滑環(huán)的受損最小化。為了實現(xiàn)這些以及其它優(yōu)點，并且根據(jù)本說明書的目的，如在此所具體化和寬泛描述地，提供一種渦旋式壓縮機，該渦旋式壓縮機包括固定渦盤，具有固定渦卷和多個第一鍵槽；繞動渦盤，與該固定渦盤接合以限定壓縮室，并且具有繞動渦卷和多個第二鍵槽，該繞動渦盤執(zhí)行相對于該固定渦盤的繞動運動；驅(qū)動單元，具有聯(lián)接到繞動渦盤的旋轉(zhuǎn)軸，使該旋轉(zhuǎn)軸的一個端部與該繞動渦卷在橫向上重疊；以及十字滑環(huán)，具有多個第一鍵和第二鍵，它們分別聯(lián)接到多個第一鍵槽和多個第二鍵槽，其中第二鍵在繞動運動期間至少臨時地從該第二鍵槽沿徑向突伸出，其中第二鍵槽和第二鍵被設(shè)置為在排放開始的時刻獲得在它們之間獲得最大的接觸面積。第二鍵可設(shè)置到繞動渦盤的外周部上的任何位置，并且在排放開始的時刻，這些位置可決定(第二鍵)與第二鍵槽接觸面積。也就是說，當供第二鍵插入的第二鍵槽足夠長時，第二鍵總保持插入到第二鍵槽中，因此，能夠穩(wěn)定地維持第二鍵與第二鍵槽之間的接觸面積。然而，為此目的，繞動渦盤需要有較長的半徑，這會使該壓縮機的尺寸不必要地增大。因此，需要對第二鍵槽的尺寸加以限制。因此，在繞動期間，第二鍵的一部分可至少沿徑向突伸出第二鍵槽，如此可導(dǎo)致第二鍵與第二鍵槽之間的接觸面積改變。因此，基于這種接觸面積改變的認知，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當調(diào)整第二鍵與第二鍵槽的位置時，在對第二鍵與第二鍵槽施加最大壓力的情況下能夠獲得兩者之間的最大接觸面積。概括而言，當渦旋式壓縮機中開始排放時，被壓縮的制冷劑開始通過出口排出。因此，最大壓力在排放開始的時刻被施加。由此，通過在排放開始的時刻獲得第二鍵與第二鍵槽之間的最大接觸面積，能夠減小施加在第二鍵與第二鍵槽之間的壓力。因此，即使未實施例如改變十字滑環(huán)的材料或表面硬化處理等另外的過程，也能夠減少第二鍵和第二鍵槽的磨耗和損壞。這里，依據(jù)第二鍵或者第二鍵槽的長度，繞動半徑，繞動渦盤的尺寸或者繞動渦卷的形狀(的不同)，在排放開始的時刻獲得第二鍵與第二鍵槽之間的最大接觸面積時所處的詳細位置可能是不同的。因此，該詳細位置可由本領(lǐng)域技術(shù)人員考慮到上述因素而容易地決定。這里，還可以從排放開始的時刻起直到排放完成始終維持第二鍵槽與第二鍵之間的最大接觸面積。由此，在施加最大壓力的持續(xù)時間內(nèi)，能夠自始至終地減少施加到第二鍵槽與第二鍵之間的壓力。固定渦盤可包括側(cè)壁，該側(cè)壁突伸到固定渦卷的上側(cè)，并且該側(cè)壁中容置十字滑環(huán)。在繞動運動期間，第二鍵可至少臨時地從第二鍵槽向側(cè)壁突伸。由于十字滑環(huán)容置在固定渦盤中，能夠減小十字滑環(huán)在壓縮機中所占的空間，因此能夠利用這種減小的空間來增加壓縮空間或者縮減壓縮機的尺寸。
而且，十字滑環(huán)可包括具有環(huán)形形狀的本體，并且第一和第二鍵可形成在本體部的一個表面上。這樣，第一和第二鍵能夠僅形成在十字滑環(huán)的一個表面處，由此使固定渦盤、繞動渦盤以及十字滑環(huán)所占的空間最小化。繞動渦盤可包括具有階狀部的盤部以及形成在該盤部處的繞動渦卷。該階狀部能夠插入該本體部中，由此，與僅將十字滑環(huán)安設(shè)在不具有階狀部的盤部上相比，該壓縮機的聞度可進一步減小。每個第一鍵槽可包括沿固定渦盤的高度方向延伸的垂直部以及沿固定渦盤的寬度方向延伸的水平部。借助該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒌谝绘I更穩(wěn)固地支撐在第一鍵槽中。另外，在繞動期間，第一鍵可保持插入到水平部中。因此，第一鍵槽沿徑向的長度能夠減小，從而固定渦盤的直徑能夠減小。這里，垂直部沿徑向的長度可比繞動渦盤的繞動半徑更短。在排放開始的時刻，第一鍵可保持插入垂直部和水平部中。因此，除了第二鍵之外，在獲得與第一鍵槽的最大接觸面積的狀態(tài)下也可允許第一鍵受到最大壓力的作用。而且，第一鍵槽和第二鍵可被設(shè)置成使得從排放開始的時刻起直到完成排放，第一鍵始終保持插入到垂直部和水平部中。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可允許在排放開始的時刻第二鍵和第二鍵槽之間具有最大接觸面積。由此，能夠減小施加在第二鍵與第二鍵槽之間的壓力，并且因此，即使未實施例如改變十字滑環(huán)的材料或表面硬化處理等另外的過程，也能夠減少第二鍵和第二鍵槽的磨耗和損壞。


下面將參照下列附圖詳細描述多個實施例，在這些附圖中同樣的附圖標記指代同樣的元件，并且其中
圖1是根據(jù)一個實施例的渦旋式壓縮機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖2是圖1的渦旋式壓縮機的壓縮裝置的局部剖視圖3是圖2中的壓縮裝置的分解立體圖4是示出圖2的壓縮裝置的繞動渦盤的繞動軌跡的局部平面圖5是示出根據(jù)一個實施例，在排放開始的時刻繞動渦盤和十字滑環(huán)的位置的立
圖6是示出根據(jù)另一實施例，在排放開始的時刻繞動渦盤和十字滑環(huán)的位置的立
圖
體體圖；圖7A和圖7B是示出在包括具有漸開線形狀的繞動渦卷和固定渦卷的渦旋式壓縮機中，剛好在吸入之后及剛好在排放之前的時刻第一壓縮室和第二壓縮室的平面圖；圖8A和圖SB是示出在具有另一種漸開線形狀的繞動渦卷和固定渦卷的渦旋式壓縮機中的繞動渦卷的形狀的平面圖；圖9A至圖9E示出用于生成圖1的渦旋式壓縮機的曲線的過程； 圖10是示出如圖9A至圖9E所示地生成的最終曲線的平面圖；圖11是示出利用圖10的生成曲線形成的繞動渦卷和固定渦卷的平面圖；圖12是圖11的繞動渦卷和固定渦卷的中心部的放大的平面圖13是示出角度α與壓縮率之間的關(guān)系的曲線圖；圖14是示出圖11的放大的中心部的另一平面圖；圖15Α至圖15Β是根據(jù)本發(fā)明實施例的旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部的剖視圖；圖16是示出壓縮率隨平均曲率半徑而變化的曲線圖；圖17是示出曲柄轉(zhuǎn)角(crank angle)處于約150°的狀態(tài)的平面圖；以及圖18是示出當圖11的實施例中的第二壓縮室中的排放操作的開始時的平面圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細描述渦旋式壓縮機的實施例。圖1是根據(jù)一個實施例的渦旋式壓縮機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意性剖視圖。圖2是圖1的渦旋式壓縮機的壓縮裝置的局部剖視圖，而圖3是圖2中的壓縮裝置的分解立體圖。如圖1所示，渦旋式壓縮機100可包括殼體110 (該殼體可以呈圓柱形)以及覆蓋該殼體110的上部和下部的上殼112和下殼114。上殼112和下殼114例如可以焊接到殼體110，以便與殼體110 —起限定一單獨的密封空間。
排放管116可連接到上殼112的上側(cè)。排放管116可充當將壓縮后的制冷劑排放到渦旋式壓縮機100外部所經(jīng)由的路徑。用于分離與排放的制冷劑混合的油的油分離器(圖未示)可被連接到排放管116。吸入管118可安裝在殼體110的側(cè)表面上。吸入管118可充當將壓縮后的制冷劑吸入到渦旋式壓縮機100所經(jīng)由的路徑。參照圖1，吸入管118可設(shè)于殼體110與上殼112之間的接口處；然而，吸入管118也可以被合適地設(shè)置在其它位置。另外，下殼114可具有儲存油的油室功能，這些油可被供給到壓縮機以使其能夠順暢的工作或運行。用作驅(qū)動單元的電機120可安裝在殼體110內(nèi)的大致中央部分處。電機120可包括可被固定到殼體110的內(nèi)表面的定子122以及位于定子122內(nèi)并可借助與定子122的相互作用而被旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子124。旋轉(zhuǎn)軸126可設(shè)置在轉(zhuǎn)子124內(nèi)或其中心處以便可與轉(zhuǎn)子124
一起旋轉(zhuǎn)。油路126a可形成在旋轉(zhuǎn)軸126內(nèi)或其中心處，并可沿旋轉(zhuǎn)軸126的縱向延伸。用于泵吸(抽吸)儲存在下殼114中的油的油泵126b可安裝在旋轉(zhuǎn)軸126的下端部。油泵126b可通過例如在油路126a中形成螺旋形凹槽或者單獨地安裝葉輪來實現(xiàn)，或者該油泵可以是單獨的泵，該泵可附連或焊接到該油路。在旋轉(zhuǎn)軸126的上端部可設(shè)置直徑擴大部126c，該直徑擴大部126c可插入到形成在固定渦盤中的凸臺(其將在下文說明)內(nèi)。直徑擴大部126c的直徑可大于旋轉(zhuǎn)軸126的其它部分的直徑。在直徑擴大部126c的端部可形成銷部126d。應(yīng)注意的是，該直徑擴大部可被省略，亦即，整個旋轉(zhuǎn)軸126可具有一特定直徑。在銷部126d中可插設(shè)一偏心軸承128。參照圖3，偏心軸承128可偏心地插設(shè)在銷部126d中。銷部126d與偏心軸承128之間的聯(lián)接部可呈字母“D”的形狀，使得偏心軸承128不可相對于銷部126d旋轉(zhuǎn)。固定渦盤130可安裝在殼體110與上殼112之間的邊界部處。固定渦盤130可具有一外周面，該外周面可被過盈配合在殼體110與上殼112之間。或者，固定潤盤130例如可被焊接到殼體110和上殼112。
在固定渦盤130的下表面可形成凸臺132，旋轉(zhuǎn)軸126可插入該凸臺132中。穿過凸臺132的上表面(見圖1)可形成一通孔，旋轉(zhuǎn)軸126的銷部126d可插入穿過該通孔。由此，銷部126d可經(jīng)由該通孔凸出于固定渦盤130的盤部134的上表面。在盤部134的上表面可形成固定渦卷136，該固定渦卷136可與繞動渦卷(其將在下文說明)接合以限定多個壓縮室。側(cè)壁138可位于盤部134的外周部。側(cè)壁138可限定容置繞動渦卷140 (其將在下文說明)的空間，并可與殼體110的內(nèi)周面接觸。在側(cè)壁138的上端部的內(nèi)側(cè)可形成繞動渦卷支撐部138a，該繞動渦卷支撐部138a可支撐繞動渦盤140的外周部。繞動渦卷支撐部138a的高度可以與固定渦卷136的高度相同，或者稍微大于固定渦卷136的高度，使得繞動渦卷144的端部可接觸固定渦盤130的盤部134的表面。繞動渦盤140可設(shè)置在固定渦盤130上。繞動渦盤140可包括盤部142,該盤部可近似為圓形；以及繞動渦卷144，該繞動渦卷可與固定渦卷136接合。在盤部142的中心部上可形成近似為圓形的旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146，使得偏心軸承128可被可旋轉(zhuǎn)地插入該旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部中。旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的外周部可連接到繞動渦卷144，以便在壓縮期間與固定渦卷136 —起限定多個壓縮室，這將在下文進行描述。偏心軸承128可插入旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146中，旋轉(zhuǎn)軸126的端部可穿過固定渦盤130的盤部134插入，并且繞動渦卷144、固定渦卷136和偏心軸承128可在壓縮機的橫向上重疊在一起。在壓縮時，制冷劑的排斥力可作用到固定渦卷136和繞動渦卷144，而作為克服排斥力的反作用力的壓縮力可作用在旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146與偏心軸承128之間。這樣，當軸穿過盤部而部分地插入并與渦卷重疊時，制冷劑的排斥力及壓縮力將會作用于盤部的同一側(cè)表面，由此相互削弱。因此，可避免繞動渦盤140因壓縮力和排斥力而導(dǎo)致的傾斜。作為備選方案，可安裝偏心軸襯來代替偏心軸承。在這種示例中，其中插入有該偏心軸襯的旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的內(nèi)表面可被特別配置為充當軸承的作用。另一種可能適用的示例是在偏心軸襯與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部之間安裝單獨的軸承。穿過盤部142可形成一排放孔(盡管圖中未示)，經(jīng)壓縮的制冷劑可經(jīng)由該排放孔流入殼體110內(nèi)。該排放孔的位置可基于例如所要求的排放壓力來設(shè)定。在繞動渦盤140上可安裝有防止繞動渦盤140旋轉(zhuǎn)的十字滑環(huán)150。十字滑環(huán)150可包括環(huán)部152，該環(huán)部可近似為圓形，并可插設(shè)在繞動渦盤140的盤部142的后表面上；以及一對第一鍵154和一對第二鍵156，它們從環(huán)部152的一側(cè)表面凸出。該對第一鍵154可凸出得比繞動渦盤140的盤部142的外周部的厚度更長，并可被插入到第一鍵槽137中，這些第一鍵槽可凹設(shè)在固定渦盤130的側(cè)壁138的上端及繞動渦盤支撐部138a中。另外，該對第二鍵156可插入第二鍵槽147中，這些第二鍵槽可形成在繞動渦盤140的盤部142的外周部。每個第一鍵槽137可具有向上延伸的第一或豎直延伸部137a和沿左右方向延伸的第二或水平延伸部137b。在繞動渦盤140的繞動運動期間，該對第一鍵154中的每一個的下端部可保持插入到相應(yīng)的第一鍵槽137的水平延伸部137b中，而第一鍵154的外端部可沿徑向與相應(yīng)的第一鍵槽137的豎直延伸部137a相分離。亦即，第一鍵槽137和固定渦盤130可沿豎直方向相互聯(lián)接，這樣可允許減小固定渦盤130的直徑。更詳細而言，在繞動渦盤140的盤部142與固定渦盤130的內(nèi)壁之間可設(shè)置與繞動半徑相同的寬度的間隙(氣隙)。如果十字滑環(huán)150沿徑向聯(lián)接于固定渦盤130，則形成在固定渦盤130處或其內(nèi)的鍵槽137可至少比繞動半徑長，以便防止在繞動運動期間十字滑環(huán)150與鍵槽137分離。然而，這種結(jié)構(gòu)可導(dǎo)致固定渦盤130的尺寸增大。然而，如本實施例所顯示的，當鍵槽137延伸到繞動渦盤140的繞動渦卷144與盤部134之間的空間的下側(cè)以便能夠聯(lián)接到水平延伸部137b時，如圖4所示，即便由于沿徑向的豎直延伸部137a的長度縮短而使第一鍵154與第一鍵槽137的豎直延伸部137a分離，仍可以維持水平延伸部137b處的鍵聯(lián)接。因此，固定渦盤130的側(cè)壁138的厚度可減小，這樣可導(dǎo)致壓縮機的尺寸進一步縮減。圖4中的虛線表示了第一鍵154盡可能深地插入到豎直延伸部137a中的一種狀態(tài)。本實施例的十字滑環(huán)150的所有的鍵均形成于環(huán)部152的一個表面處或該表面中，與這些鍵形成于兩個表面處或者兩個表面中的情況相比，這種方式可以減小壓縮裝置的垂直高度。而且，形成在盤部142處或者該盤部中的階狀部143可以固定地插入環(huán)部152中，因此借助階狀部142的高度可使十字滑環(huán)150所占的空間減小?？尚D(zhuǎn)地支撐旋旋轉(zhuǎn)軸126的下側(cè)的下框架160可被安裝到殼體110的下側(cè)，而支撐繞動渦盤140及十字滑環(huán)150的上框架170可被安裝在繞動渦盤140上。上框架170的中心部處可設(shè)置一孔。該孔可與繞動渦盤140的排放孔連通以使經(jīng)壓縮的制冷劑能夠通過該孔朝向上殼112排放。下面將參照圖5和圖6描述一個實施例的操作。圖5是示出根據(jù)一個實施例，在排放開始的時刻繞動渦盤和十字滑環(huán)的位置的立體圖，而圖6是示出根據(jù)另一個實施例，在排放開始的時刻繞動渦盤和十字滑環(huán)的位置的立體圖。參照圖5，可以看到該對第一鍵154插入到豎直延伸部137a中，而該對第二鍵156插入到第二鍵槽147中。亦即，圖5所示的狀態(tài)展示了第一和第二鍵154、156與第一和第二鍵槽137、147接觸的最大接觸面積。因此，即使施加了與排放壓力對應(yīng)的壓力，該壓力也可被均勻地分配以使鍵和鍵槽的磨耗最小化。當排放完成時，繞動渦盤140可沿圖5的徑向繼續(xù)進行繞動運動，因此第一和第二鍵154、156可在第一和第二鍵槽137、147中滑動。然而，當合適地調(diào)整了第一和第二鍵154、156以及第一和第二凹槽137、147的長度時，第一和第二鍵154、156可保持插入到豎直延伸部137a和第二鍵槽147中，直到排放完成。與此相反地，參照圖6，第一和第二鍵154、156被設(shè)置在沿徑向彼此間隔45°角的位置。當?shù)谝缓偷诙I154、156如圖6所不地被設(shè)置時,位于圖6中左側(cè)的第一鍵154與豎直延伸部137a脫離，而位于上側(cè)的第二鍵156從第二鍵槽147向著側(cè)壁138突伸出。因此，在圖6所示的狀態(tài)中，鍵154、156與鍵槽137、147之間的接觸面積與圖5所示的狀態(tài)相比減小。因此，所施加的壓力會增大，從而增大了磨耗或損壞的風(fēng)險。如上文所述，鍵和鍵槽的損壞或磨耗的程度可取決于當被施加最大壓力時獲得多大的接觸面積。因此，最理想的情況是當被施加最大壓力時獲得最大接觸面積。然而，依據(jù)例如鍵的材料或者排放壓力的強度來獲得最大接觸面積也是可接受的。亦即，所要確定的當施加最大壓力時接觸面積的值可以取決于排放壓力的強度或者鍵的材料。然而，無論如何，確定當施加最大壓力時獲得最大接觸面積都是有必要的。下面將描述根據(jù)本發(fā)明實施例的繞動渦卷和固定渦卷，這兩者均具有漸開線形狀。
圖7A和圖7B是示出在渦旋式壓縮機中，剛好在吸入操作之后的壓縮室及剛好在排放操作之前的壓縮室的平面圖，該渦旋式壓縮機具有形成為漸開線形的繞動渦卷和固定渦卷并且具有部分地穿插于盤部的軸。特別地，圖7A示出限定在固定渦卷的內(nèi)側(cè)表面和繞動渦卷的外側(cè)表面之間的第一壓縮室的變化，而圖7B示出了限定在繞動渦卷的內(nèi)側(cè)表面與固定渦卷的外側(cè)表面之間的第二壓縮室的變化。在這種渦旋式壓縮機中，壓縮室被限定在因固定渦卷與繞動渦卷之間接觸而產(chǎn)生的兩個接觸點之間。在固定渦卷與繞動渦卷具有漸開線形狀的情況下，如圖7A和圖7B所示，限定一個壓縮室的兩個接觸點位于一條直線上。換言之，壓縮室可繞旋轉(zhuǎn)軸的中心延伸360。。關(guān)于圖7A所示的第一壓縮室的容積變化，當?shù)谝粔嚎s室響應(yīng)于繞動渦盤的繞動運動而朝向中心部移動時，第一壓縮室的容積逐漸減小。因此，當?shù)竭_繞動渦盤中心處的旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部的外周部時，第一壓縮室具有最小容積值。對于具有漸開線形狀的固定渦卷和繞動渦卷，容積的減小率隨繞動角度(在下文中稱作“曲柄轉(zhuǎn)角”)增大而線性地減小。因此，為了獲得高壓縮率，第一壓縮室應(yīng)該盡可能近地被靠近中心移動。然而，當旋轉(zhuǎn)軸處于中心部時，該壓縮室可僅向上移動到旋轉(zhuǎn)軸的外周部。因此，壓縮率降低。圖7A顯示的壓縮率約為2. 13。同時，圖7B所不的第二壓縮室的壓縮率約為1. 46,小于第一壓縮室的壓縮率。然而，對于第二壓縮室，如果繞動渦盤的形狀被改變而使得旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部與繞動渦卷之間的連接部形成為弧形形狀，則在排放操作之前第二壓縮室的壓縮路徑可被延伸，由此將壓縮率提高至約3. O。在此情況下，第二壓縮室可剛好在排放操作之前繞旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動中心延伸少于約360°。然而，該方法可能不適用于第一壓縮室。因此，當固定渦卷和繞動渦卷具有漸開線形狀時，第二壓縮室的壓縮率可以盡可能的高，但是第一壓縮室的壓縮率可能不會這樣。而且，當兩個壓縮室各自的壓縮率相差很大時，可能會不利地影響壓縮機的運行，并且可能降低·總壓縮率。為解決該問題，圖9A至圖9E所示的示范性實施例包括具有不同于漸開線的曲線(形狀)的固定渦卷和繞動渦卷。亦即，圖9A至圖9E示出根據(jù)該示范性實施例的確定固定渦卷和繞動渦卷的形狀的過程。在圖9A至圖9E中，實線表示第一壓縮室的生成曲線(generated curve),虛線表示第二壓縮室的生成曲線。生成曲線指的是在運動期間由特定形狀繪出的軌跡。實線表示在吸入操作和排放操作期間由第一壓縮室繪出的軌跡，虛線表示第二壓縮室的軌跡。因此，如果生成曲線基于該實線從其兩個相反側(cè)沿繞動渦盤的繞動半徑向外延伸，則其展現(xiàn)固定渦卷的內(nèi)側(cè)表面和繞動渦卷的外側(cè)表面的形狀。如果生成曲線基于該虛線向外延伸至其兩個相反側(cè)，則其展現(xiàn)固定渦卷的外側(cè)表面和繞動渦卷的內(nèi)側(cè)表面的形狀。圖9A示出與圖8A所示的渦卷形狀對應(yīng)的生成曲線。在圖9A中，粗線與剛好處于排放操作之前的第一壓縮室對應(yīng)。如圖所示，起點和終點處于同一直線上。在此情況下，可能難以獲得足夠的壓縮率。因此，如圖9B所示，粗線的端部(B卩外端部)可沿生成曲線以順時針方向被移動或轉(zhuǎn)移，而另一端部(即內(nèi)端部)可被移動或轉(zhuǎn)移到與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部接觸的點。也就是說，生成曲線的鄰近旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部的一部分可被彎曲，以便具有較小的曲率半徑。
如上文所述，壓縮室可由繞動渦卷與固定渦卷互相接觸的兩個接觸點所限定。圖9A中的粗線的兩端對應(yīng)著兩個接觸點。根據(jù)渦旋式壓縮機的操作算法(operatingalgorithm)，各接觸點的法向量彼此平行。而且，這些法向量平行于連接旋轉(zhuǎn)軸的中心和偏心軸承的中心的直線。對于具有漸開線形狀的固定渦卷和繞動渦卷，這兩個法向量彼此平行，并位于的同一直線上，如圖9A所示。亦即，如果假設(shè)旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的中心為0，兩個接觸點為Pp P2, P2位于連接O與P1的直線上。如果假設(shè)由線OP1和OP2形成的兩個角度中的較大角度為α，則α為360°。另外，如果假設(shè)Pp P2處的法向量之間的距離為1，則I為O。當P1J2沿生成曲線被更加向內(nèi)地移動時，可以使第一壓縮室的壓縮率提高。為此目的，當將P2向旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146移動或轉(zhuǎn)移時，即將第一壓縮室的生成曲線朝向旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146移動或轉(zhuǎn)移時，P1 (該點處的法向量與P2處的法向量平行)則從圖9Α中所示的位置沿順時針方向旋轉(zhuǎn)到圖9Β中所示的位置，由此位于被旋轉(zhuǎn)的點處。如上文所述，隨著其沿生成曲線更加向內(nèi)地移動或轉(zhuǎn)移，第一壓縮室的容積減小。因此，與圖9Α相比，圖9Β所示的第一壓縮室可被更加向內(nèi)地移動或轉(zhuǎn)移，并被進一步壓縮相應(yīng)的量，由此獲得增大的壓縮率。參照圖9Β，點P1可被認為過度靠近旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146，因此旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146可能必須變得更薄以與之相適應(yīng)。由此，點？3皮回移以更改生成曲線，如圖9C所示。在圖9C中，第一壓縮室和第二壓縮室的生成曲線可被認為彼此過度靠近，與之對應(yīng)的是渦卷的厚度過薄，或者導(dǎo)致在實體上難以形成渦卷。因此，如圖9D所示，第二壓縮室的生成曲線可被更改為使得兩條生成曲線之間能夠維持預(yù)定的間隔。此外，如圖9Ε所示，可將第二壓縮室的生成曲線更改為使得位于第二壓縮室的生成曲線的端部的弧形部A 可與第一壓縮室的生成曲線接觸。可以更改這些生成曲線以連續(xù)地維持這些生成曲線之間的預(yù)定間隔。當?shù)诙嚎s室的生成曲線的弧形部A的半徑增大以確保固定渦卷的端部處的渦卷剛度時，可獲得具有圖10所示形狀的生成曲線。圖11是示出基于圖10的生成曲線獲得的繞動渦卷和固定渦卷的平面圖，而圖12是圖11的中心部的放大平面圖。為參考起見，圖11示出在第一壓縮室的排放操作開始的時間點處的繞動渦卷的位置。圖11中的點P1表示在第一壓縮室的排放開始的時刻，限定壓縮室的兩個接觸點中的一個點。線S是表示旋轉(zhuǎn)軸的位置的虛線，而圓C是由線S繪出的軌跡。在下文中，當線S處于圖11所示的狀態(tài)時(S卩，排放開始時)，曲柄轉(zhuǎn)角被設(shè)定為0°，當逆時針旋轉(zhuǎn)時，設(shè)定為負(-)值，而當順時針旋轉(zhuǎn)時，設(shè)定為正(+)值。參照圖11和圖12，分別將兩個接觸點PpP2連接到旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部的中心O的兩條直線所限定的角度α可以小于約360°，每個接觸點PpP2處的法向量之間的距離I可以約大于O。因此，剛好處于排放操作之前的第一壓縮室的容積可以比由具有漸開線形狀的固定渦卷和繞動渦卷所限定的容積更小，由此使壓縮率提高。另外，圖11所示的繞動渦卷和固定渦卷的形狀是由多個具有不同直徑和原點的弧連接而成，并且最外部的曲線可近似為具有長軸和短軸的橢圓的形狀。在本示范性實施例中，該角度α可介于例如約270°至345°的范圍內(nèi)的值。圖13是示出該角度α和壓縮率的關(guān)系的曲線圖。從提高壓縮率的觀點來看，將該角度α設(shè)定為較低的值是有利的。然而，如果該角度α小于約270°，則可能導(dǎo)致機械加工、制造和組裝困難，并使壓縮機的價格提高。如果該角度α大于約345°，壓縮率可能降低到2.1以下，從而無法提供足夠的壓縮率。另外，可從固定渦卷的內(nèi)端處朝向旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146凸出形成凸出部165。在凸出部165的端部可形成接觸部162。亦即，固定渦卷130的內(nèi)端部可比其它部分更厚。由此，可以提高可能被施加最強壓縮力的固定渦卷的內(nèi)端的渦卷剛度，因此提高了耐用性。如圖12所示，在開始排放操作時，固定渦卷的厚度可從限定第一壓縮室的兩個接觸點中的內(nèi)側(cè)接觸點P1開始逐漸減小。更具體而言，第一減小部164可鄰近接觸點P1形成，而第二減小部166可從第一減小部164延伸。第一減小部164的厚度減小率可高于第二減小部166的厚度減小率。在第二減小部166之后，固定渦卷的厚度可在預(yù)定間隔內(nèi)增大。如果假設(shè)固定渦卷的內(nèi)側(cè)表面與旋轉(zhuǎn)軸的中心O之間的距離為Df，那么隨著固定渦卷從P1沿(基于圖12的)逆時針方向行進，Df可先增大然后減小，這種間隔在圖17中示出。圖17是示出開始排放操作之前的約150°時(即當曲柄轉(zhuǎn)角約為150° )的繞動渦卷的位置。如果旋轉(zhuǎn)軸從圖17的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)約150°，則到達圖11所示的狀態(tài)。參照圖14，限定第一壓縮室的兩個接觸點中的內(nèi)側(cè)接觸點P4位于旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146上方，而Df在從圖14的P3到圖17的P4的間隔處先增大然后減小。旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146可設(shè)有待與凸出部165接合的凹入部180。凹入部180的一個側(cè)壁可接觸凸出部165的接觸部162，以限定第一壓縮室的一個接觸點。如果假設(shè)旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的中心與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的外周部之間的距離為D。，那么Dq可在圖11的P1與圖17的P4之間的間隔處先增大然后減小。類似地，旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的厚度也可在圖11的P1與圖17的P4之間的間隔處先增大然后減小。凹入部180的一個側(cè)壁可包括厚度相對顯著增加的第一增大部182以及從第一增大部182延伸并具有厚度以相對低的增大率增加的第二增大部184。這兩個增大部與固定渦卷的第一減小部164和第二減小部166對應(yīng)。第一增大部182、第一減小部164、第二增大部184和第二減小部166可通過在圖9Β的步驟處將生成曲線朝著旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146轉(zhuǎn)向而獲得。由此，限定第一壓縮室的內(nèi)側(cè)接觸點P1可位于第一增大部和第二增大部處，而剛好處于排放操作前的第一壓縮室的長度也可被縮短以便提高壓縮率。凹入部180的另一側(cè)壁可具有弧形形狀。該弧的直徑可由固定渦卷端部的渦卷厚度和繞動渦卷的繞動半徑來確定。當固定渦卷的端部的厚度增大時，該弧的直徑可增大。由此，靠近該弧的繞動渦卷的厚度可增大，以提供耐用性，而壓縮路徑也可延伸以便提高第二壓縮室的壓縮率。 凹入部180的中心部可形成第二壓縮室的一部分。圖18是示出當?shù)诙嚎s室中開始排放操作時的繞動渦卷的位置的平面圖。參照圖18，第二壓縮室被限定在兩個接觸點P6、P7之間，并接觸凹入部180的弧形側(cè)壁。當旋轉(zhuǎn)軸進一步旋轉(zhuǎn)時，第二壓縮室的一端可經(jīng)過凹入部180的中心。圖14是示出與圖12中所示的狀態(tài)對應(yīng)的狀態(tài)的另一平面圖。參照圖14，可以注意到，在點P3 (其對應(yīng)于圖11的點P1)處所繪的切線T經(jīng)過旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的內(nèi)偵彳。這是由于在圖9Β的過程期間生成曲線向內(nèi)彎曲所導(dǎo)致。由此，切線T與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的中心之間的距離可小于旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部內(nèi)的半徑Rh。當旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的內(nèi)周面或偏心軸承128的外周面被潤滑而不使用單獨的軸承時，內(nèi)半徑Rh可被定義為旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146的內(nèi)半徑，如圖15A所示，而當在旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部146內(nèi)額外使用單獨的軸承時，該內(nèi)半徑Rh可被定義為軸承的外半徑，如圖15B所示。在圖14中，點P5表示當曲柄轉(zhuǎn)角為約90°時的內(nèi)側(cè)接觸點，并且如圖所示。依據(jù)點P3與P5之間的每個位置的不同，旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接部的外圓周的曲率半徑可具有各種不同的值。這里，由以下等式定義的平均曲率半徑Rm可影響第一壓縮室的壓縮率
權(quán)利要求
1.一種渦旋式壓縮機，包括 固定渦盤，具有固定渦卷； 繞動渦盤，具有繞動渦卷，該繞動渦卷與該固定渦盤的固定渦卷接合以限定多個壓縮室，該繞動渦盤執(zhí)行相對于該固定渦盤的繞動運動； 驅(qū)動器，具有旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接到該繞動渦盤而使得該旋轉(zhuǎn)軸的一個端部延伸到該繞動渦卷中；以及 十字滑環(huán)，分別與該固定渦盤及該繞動渦盤接合，其中該十字滑環(huán)包括形成在其一個表面上的多個第一鍵和第二鍵，所述第一鍵和第二鍵被構(gòu)造為分別聯(lián)接到該固定渦盤和該繞動渦盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中該旋轉(zhuǎn)軸的一個端部僅部分地延伸到該繞動渦盤中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中所述多個第一鍵和第二鍵從該十字滑環(huán)的外周面延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機，其中所述多個第一鍵和第二鍵從該十字滑環(huán)的外周面沿橫向延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中所述多個第一鍵和第二鍵均不從該十字滑環(huán)的上表面延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中該十字滑環(huán)還包括本體部，并且其中所述多個第一鍵和第二鍵從該本體部延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦旋式壓縮機，其中該本體部呈環(huán)形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中所述多個第一鍵的高度不同于所述多個第二鍵的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中所述旋轉(zhuǎn)軸延伸到該繞動渦盤的內(nèi)部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦旋式壓縮機，其中供所述多個第一鍵插入其中的多個第一鍵槽形成在該固定渦盤中，而供所述多個第二鍵插入其中的多個第二鍵槽形成在該繞動渦盤中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦旋式壓縮機，其中所述多個第一鍵槽中的每個鍵槽包括 第一部，沿該固定渦盤的豎直方向延伸；以及 第二部，沿該固定渦盤的水平方向延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的渦旋式壓縮機，其中在該繞動渦盤的繞動運動期間，所述多個第一鍵中的每個鍵的至少一部分保持插入到對應(yīng)的第一鍵槽的第二部中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦旋式壓縮機，其中該第一部沿徑向的長度小于該繞動渦盤的繞動半徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機，其中該繞動渦盤包括 盤部，具有階狀部；以及 該繞動渦卷，形成在該盤部上，其中該階狀部插入該十字滑環(huán)的本體部中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的渦旋式壓縮機，其中該旋轉(zhuǎn)軸的一個端部處包括偏心部，該偏心部聯(lián)接到該繞動渦卷而與該繞動渦卷在橫向上重疊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種渦旋式壓縮機。該渦旋式壓縮機可包括固定渦盤，具有固定渦卷和多個第一鍵槽；繞動渦盤，與該固定渦盤接合以限定壓縮室，并且具有繞動渦卷和多個第二鍵槽，該繞動渦盤執(zhí)行相對于該固定渦盤的繞動運動；驅(qū)動器，具有聯(lián)接到該繞動渦盤的旋轉(zhuǎn)軸，使該旋轉(zhuǎn)軸的一個端部與該繞動渦卷在橫向上重疊；以及十字滑環(huán)，具有多個第一鍵和第二鍵，它們分別聯(lián)接到上述多個第一鍵槽和多個第二鍵槽。上述多個第二鍵在繞動運動期間至少臨時地沿徑向從上述多個第二鍵槽突伸出。此外，上述多個第二鍵槽和多個第二鍵可被設(shè)置為在排放開始的時刻在它們之間獲得最大接觸面積。
文檔編號F04C18/02GK103032323SQ20121037756
公開日2013年4月10日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月5日
發(fā)明者嚴泰民, 金哲歡, 成相勛, 李丙哲 申請人:Lg電子株式會社