專利名稱：具有驅(qū)動(dòng)裝置的渦旋式壓縮機(jī)的制作方法
在一些渦旋式壓縮機(jī)中，曲軸支承在一端上而在另一端附近是這樣地支承即使偏心的驅(qū)動(dòng)銷軸相對于軸承外伸或懸垂。所述驅(qū)動(dòng)銷軸通過使驅(qū)動(dòng)銷軸旋轉(zhuǎn)的滑塊或襯套與壓縮機(jī)的軌道式運(yùn)行渦旋體配合工作的同時(shí)使軌道式運(yùn)行渦旋體通過如一十字聯(lián)軸節(jié)這樣的一個(gè)抗轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保持軌道式運(yùn)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)銷軸與滑動(dòng)塊之間的這種配合工作由于力傳遞的特性而復(fù)雜化。離心力驅(qū)使軌道式運(yùn)行渦旋體克服受壓縮氣體所施加的徑向氣體作用力而徑向地向外運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)使滑塊相對于驅(qū)動(dòng)銷軸而滑動(dòng)。在徑向氣體作用力超過離心力而停機(jī)時(shí)或在液體騰涌的情況時(shí)，軌道式運(yùn)行渦旋體徑向地向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，還伴隨滑塊與驅(qū)動(dòng)銷軸之間的滑動(dòng)。由于在旋渦環(huán)繞圈件的側(cè)面上的凹凸不平也可能出現(xiàn)較小的偏移。此外，在滑塊與驅(qū)動(dòng)銷軸間的相對運(yùn)動(dòng)可以由在負(fù)荷作用下的銷軸的偏轉(zhuǎn)引起。
在停機(jī)過程中，隨著離心力減小的同時(shí)靜摩擦力起作用以抵抗使固定旋渦體的環(huán)繞圈件與軌道式運(yùn)行渦旋體圈件分離的徑向氣體作用力。通過減小大于滾動(dòng)摩擦力一個(gè)數(shù)量級的靜摩擦力或邊界潤滑摩擦力，徑向氣體作用力就可以克服離心力并在停機(jī)過程初期分離渦旋體。渦旋體的分開允許跨過壓縮機(jī)的致冷或空調(diào)系統(tǒng)獲得壓力平衡。因此，當(dāng)由于環(huán)繞圈件的分開而使壓縮機(jī)兩側(cè)壓差減小時(shí)，產(chǎn)生離心力的慣性運(yùn)動(dòng)仍將暫時(shí)地反抗壓縮機(jī)的反向運(yùn)行。當(dāng)壓縮機(jī)即將停機(jī)時(shí)，至少被減小的壓力差相當(dāng)于反轉(zhuǎn)運(yùn)行動(dòng)力的減小而導(dǎo)致較小能量的反轉(zhuǎn)運(yùn)行。反轉(zhuǎn)運(yùn)行傾向的減小/消除可以省掉在排出管路上的止回閥。另外，提供更順從的聯(lián)結(jié)減少了在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過程中與渦旋環(huán)繞圈件的碰撞有關(guān)的噪聲。
本發(fā)明的一個(gè)目的是在停機(jī)時(shí)徑向地分開渦旋體的側(cè)面。
本發(fā)明的另一目的是減小停機(jī)時(shí)分開環(huán)繞圈件所必需的力。
本發(fā)明的又一目的是減小或消除在停機(jī)時(shí)的反轉(zhuǎn)運(yùn)行傾向。
本發(fā)明的再一目的是提供一種更順從的聯(lián)結(jié)。
上述這些目的及在下面可漸漸清楚看到的別的目的是通過本發(fā)明的下述方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的一種渦旋式壓縮機(jī)，它具有一第一和第二渦旋體，一曲軸驅(qū)動(dòng)裝置；所述曲軸驅(qū)動(dòng)裝置包括從動(dòng)裝置，從動(dòng)裝置與所述第一渦旋體配合工作并驅(qū)動(dòng)后者，以及從動(dòng)裝置在第一旋渦體內(nèi)具有軸向延伸的通孔，曲軸具有一軸線(B-B)、與所述曲軸成整體并具有相對于曲軸的所述軸線偏心設(shè)置的軸線(A-A)的軸向延伸的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在所述從動(dòng)裝置的所述通孔內(nèi)以便可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)從動(dòng)裝置，其特點(diǎn)是，在所述通孔內(nèi)的軸承裝置允許驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置之間作相對運(yùn)動(dòng)，所述軸承裝置包括多個(gè)軸承元件，它們設(shè)置在驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置之間的所述通孔內(nèi)并相對于驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置是可運(yùn)動(dòng)的，由此當(dāng)所述曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置通過所述軸承裝置與從動(dòng)裝置配合工作并且驅(qū)動(dòng)裝置與從動(dòng)裝置作為一組件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述從動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)相對于所述第二渦旋體的第一渦旋體，而所述曲軸的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，所述離心力使從動(dòng)裝置和第一沿旋體相對于曲軸的軸線這樣地徑向向外運(yùn)動(dòng)。即使第一渦旋體與第二渦旋體配合工作以壓縮氣體因而產(chǎn)生作用于第一和第二渦旋體上的氣體作用力，同時(shí)軸承裝置使驅(qū)動(dòng)裝置與從動(dòng)裝置之間的相對運(yùn)動(dòng)阻力顯著地減小，以便當(dāng)離心力超過氣體作用力加上從動(dòng)裝置與軸承裝置之間的摩擦力時(shí)，有助于與第二渦旋體進(jìn)入接觸的第一渦旋體的運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)氣體作用力超過離心力加上從動(dòng)裝置與軸承裝置之間的摩擦力時(shí)，第一和第二旋渦體則脫離接觸。
基本上，為降低摩擦力滾動(dòng)體軸承是安裝在軸的驅(qū)動(dòng)面與滑塊的從動(dòng)面之間的界面上。減小后的摩擦力允許停機(jī)時(shí)在反轉(zhuǎn)之前分離環(huán)繞圈件。


圖1是用于渦旋式壓縮機(jī)上并采用本發(fā)明的一根曲軸的端視圖；圖2是沿相應(yīng)于圖3的2-2線所取的采用本發(fā)明的一個(gè)渦旋式壓縮機(jī)的部分直立剖視圖；圖3是沿圖2的線3-3所取的剖視圖；圖4是圖2和3的滑塊和滾動(dòng)體軸承的立體視圖；圖5是通過一個(gè)經(jīng)改動(dòng)過的驅(qū)動(dòng)銷軸與滑塊的直立剖視圖；圖6是沿圖5的線6-6所取的剖視圖；圖7是一第二個(gè)經(jīng)改動(dòng)過的滑塊與滾動(dòng)體軸承的部分切去的立體視圖；圖8是一第三個(gè)經(jīng)改動(dòng)過的滑塊與滾動(dòng)體軸承的部分切去的立體視圖；圖9是一第四個(gè)經(jīng)改動(dòng)過的滑塊與滾動(dòng)元件軸承的直立剖視圖；圖10是一第五經(jīng)改動(dòng)過的滑塊與滾動(dòng)體軸承的直立剖視圖；以及圖11對應(yīng)于圖3，但示出作用在驅(qū)動(dòng)件與從動(dòng)件間的作用力。
在圖1中，標(biāo)號20總的表示一曲軸。曲軸20具有一偏心設(shè)置的驅(qū)動(dòng)銷軸20-1，驅(qū)動(dòng)銷軸具有彎曲形部分20-2。點(diǎn)A代表驅(qū)動(dòng)銷軸20-1的軸線而點(diǎn)B代表曲軸20的軸線。
在圖2中，標(biāo)號10總的表示一個(gè)具有殼體12的氣密渦旋式壓縮機(jī)。固定渦旋體14和軌道式運(yùn)行渦旋體16設(shè)置在殼體12內(nèi)并通常以共同工作方式壓縮氣體。軌道式運(yùn)行渦旋體16具有一個(gè)有孔16-2的軸向延伸的轂16-1。如圖3最清楚示出那樣，滑塊24設(shè)在孔16-2內(nèi)并具有設(shè)在其內(nèi)部的孔24-1，而孔24-1具有容置多個(gè)圓柱形滾動(dòng)體軸承30的凹槽24-2。如圖4中最清楚地示出那樣，軸承30通過彈簧34向凹槽24-2的一端加偏壓。曲軸20被一電動(dòng)機(jī)(未圖示出)驅(qū)動(dòng)，且軸向地延伸、偏心設(shè)置的驅(qū)動(dòng)銷軸20-1容置在帶有間隙的孔24-1內(nèi)，使如此安裝的滑塊24與軸承30可相對于驅(qū)動(dòng)銷軸20-1按平行于圖3中A和B所代表的軸線確定的平面的方向運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)銷軸20-1的彎曲部分20-2確定一與軸承30成一線接觸的表面。彎曲部分20-2具有一橫截曲軸的軸線且平行于軸承30的平面的曲率中心。
當(dāng)壓縮機(jī)10運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)(示圖示)使曲軸20連同偏心設(shè)置的驅(qū)動(dòng)銷軸20-1一起繞其軸線(在圖1和3中如B點(diǎn)所示)旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)銷軸20-1具有一軸線A(在國1和3中如A點(diǎn)所示)。這樣，曲軸20繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)便使驅(qū)動(dòng)銷軸20-1的軸線A-A繞圖1和3中所示的B點(diǎn)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生一個(gè)作用在滑塊24上的驅(qū)動(dòng)力F驅(qū)動(dòng)(如圖11中所示)。點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的距離表示軌道式運(yùn)行渦旋體16的軌道半徑。由于驅(qū)動(dòng)銷軸20-1設(shè)在孔24-1內(nèi)并且在工作位置中名義上與所述孔24-1是同軸線的，驅(qū)動(dòng)銷軸20-1的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軸承30作用一個(gè)驅(qū)動(dòng)力F驅(qū)動(dòng)使滑塊24以此繞由B點(diǎn)表示的曲軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)力F驅(qū)動(dòng)與切向氣體用用力F切向是對向的。滑塊24設(shè)在孔16-2內(nèi)并與孔16-2同軸線，并且由于十字聯(lián)軸節(jié)18與軌道式運(yùn)行渦旋體16的共同工作而使渦旋體16沿軌道運(yùn)行而不是隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，就出現(xiàn)滑塊24相對于軌道渦旋體16的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著壓縮機(jī)10如上所述的運(yùn)行，通過固定的和軌道式運(yùn)行的渦旋體的共同工作而壓縮氣體，這伴隨著壓縮氣體作用在固定的和軌道式運(yùn)行的渦旋體上并趨使它們徑向和軸向地分離，所述徑向分離力F徑向通過轂16-1傳輸?shù)交瑝K24。所述徑向的氣體分離力F徑向與通過驅(qū)動(dòng)銷軸20-1施加在軌道式運(yùn)行渦旋體16上的離心力F離心是對向(相反方向)的。如忽略摩擦力，則F徑向與F離心之差便是密封力F密封。
圖3示出在如時(shí)針12點(diǎn)位置上與滑塊24的孔24-1相接觸的驅(qū)動(dòng)銷軸20-1并表示環(huán)繞圈件14-1與16-3的側(cè)面將如圖2所示那樣分開時(shí)的一個(gè)位置。然而，當(dāng)離心力F離心大于徑向氣體作用力F徑向時(shí)，滑動(dòng)塊24和軌道式運(yùn)行渦旋體16將這樣地相對于它們的如圖3所示的位置運(yùn)動(dòng)，即驅(qū)動(dòng)銷軸名義上與孔24-1同軸線。只要離心力F離心足以克服徑向氣體作用力F徑向，它們就保持在相對于A和B的那個(gè)位置上。由于銷軸20-1的驅(qū)動(dòng)面20-2通過滾動(dòng)體軸承30聯(lián)結(jié)于從動(dòng)的滑塊24，就存在一很小的靜摩擦力或邊界潤滑摩擦力μFtg(其中μ為滾動(dòng)摩擦系數(shù))，以此幫助離心力F離心抵抗由徑向氣體作用力F徑向所產(chǎn)生的側(cè)面分離。由此結(jié)果是，軸承30的存在使在環(huán)繞圈件14-1與16-3之間的側(cè)面分離發(fā)生在停機(jī)過程中的較高離心力Fc和初期較高速度時(shí)，由此在由壓縮機(jī)10兩邊的壓差獲得的足夠的作用力存在的情況下允許在曲軸20停止轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)歷反轉(zhuǎn)運(yùn)行之前便達(dá)到較大程度的壓力平衡。
圖5和6示出一改進(jìn)的實(shí)施例，其中軸承安裝在驅(qū)動(dòng)銷軸周圍。改進(jìn)的驅(qū)動(dòng)銷軸120-1具有一個(gè)容置多個(gè)圓柱滾動(dòng)體軸承130的環(huán)形凹槽120-2，這些圓柱滾動(dòng)體軸承通過一系列類似鏈條的鏈節(jié)132而保持環(huán)形關(guān)系。軸承130設(shè)置在銷120-1與孔124-1之間并與滑塊124的表面124-2共同工作。正是具有由驅(qū)動(dòng)銷軸120-1安裝的軸承130，這些零件的共同配合工作是相同的并且由于減小的摩擦力的協(xié)助而允許渦旋體環(huán)繞圈件的側(cè)面在較大的離心力時(shí)分離。
圖7示出一個(gè)經(jīng)改進(jìn)的滑塊224，它除了圓柱滾動(dòng)體軸承230是裝在盒體234內(nèi)之外，與圖2至4的滑塊結(jié)構(gòu)相同。盒體234通過螺釘238由板236固定在適當(dāng)位置上。板236只是阻止?jié)L柱230和盒體234脫離滑塊224而不阻止?jié)L柱230和盒體234的橫向運(yùn)動(dòng)。圖7實(shí)施例的運(yùn)行除了軸承230是由盒體234固定外，與圖2至4的實(shí)施例的運(yùn)行是相同的。
圖8示出另一個(gè)經(jīng)改進(jìn)的滑塊324，它除了盒體334裝有多個(gè)球形滾動(dòng)體軸承330，而不是圓柱體滾動(dòng)件軸承外，是與圖7的滑塊相同的。除了不同的軸承之外，圖8的裝置可象圖7裝置那樣運(yùn)行。
圖9示出另一個(gè)經(jīng)改進(jìn)的滑塊424，除了使用桶形的而不是圓柱滾動(dòng)體軸承之外，它與圖7的滑塊相同。軸420的驅(qū)動(dòng)銷軸420-1具有一與軸承430配合工作的平面420-2。桶形軸承430被安裝在盒體434內(nèi)，并具有彎曲的表面與平表面配合工作的優(yōu)點(diǎn)，這在圖2中表示的是相反的并且這適應(yīng)于軸420和/或銷軸420-1的彎度。
圖10示出與圖9實(shí)施例相反的一個(gè)實(shí)施例，在此實(shí)施例中它表示使用通過盒體534裝滑塊524內(nèi)的凹面形或計(jì)時(shí)砂漏形的滾動(dòng)體軸承530。曲軸520的驅(qū)動(dòng)銷軸520-1有一個(gè)彎曲部分520-2，它容置在軸承530的互補(bǔ)的彎曲部分內(nèi)。這個(gè)實(shí)施例給出了在遍及曲軸520和銷軸520-1彎度范圍內(nèi)的軸承530與銷軸520-1的彎曲表面520-2之間的較大的接觸面積。
在前面的討論中，已經(jīng)說明了各零件的配合工作是線接觸。赫茲壓縮應(yīng)力趨向于將彎曲表面壓平，因此實(shí)際上線接觸變成“帶接觸”，而帶的寬度取決于壓平的程度。
雖然上面已圖示說明了本發(fā)明的一些較佳實(shí)施例，但對于那些熟悉本技術(shù)的人來說還可想出別的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。例如，由于彎曲的銷軸和/或桶形軸承具有比較限定在一區(qū)域內(nèi)的接觸，軸承的高度可以被調(diào)節(jié)得適應(yīng)接觸的角度和位置。因此本申請旨在使本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種具有驅(qū)動(dòng)裝置的渦旋式壓縮機(jī)(10)，它具有一第一和第二渦旋體(14；16)，一曲軸(20)驅(qū)動(dòng)裝置；所述曲軸驅(qū)動(dòng)裝置包括從動(dòng)裝置(24；124；224；324；424；524)，從動(dòng)裝置與所述第一渦旋體(16)配合工作并驅(qū)動(dòng)后者，以及從動(dòng)裝置在第一旋渦體內(nèi)具有一軸向延伸的通孔(24-1；124-1)，曲軸(20)具有一軸線(B-B)、與所述曲軸成整體并具有相對于曲軸的所述軸線偏心設(shè)置的軸線(A-A)的軸向延伸的驅(qū)動(dòng)裝置(20-1；120-1；420-1；520-1)，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在所述從動(dòng)裝置的所述通孔內(nèi)以便可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)從動(dòng)裝置，其特征在于，在所述通孔內(nèi)的軸承裝置(30；130；230；330；430；530)允許驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置之間作相對運(yùn)動(dòng)，所述軸承裝置包括多個(gè)軸承元件，它們設(shè)置在驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置之間的所述通孔內(nèi)且相對于驅(qū)動(dòng)裝置和從動(dòng)裝置是可運(yùn)動(dòng)的，由此，當(dāng)所述曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置通過所述軸承裝置與從動(dòng)裝置配合工作并且驅(qū)動(dòng)裝置與從動(dòng)裝置作為一組件轉(zhuǎn)動(dòng)，所述從動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)相對于所述第二渦旋體(14)的第一渦旋體(16)，而所述曲軸的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，所述離心力使從動(dòng)裝置和第一渦旋體(16)按相對于曲軸的軸線這樣地徑向向外運(yùn)動(dòng)，即使第一渦旋體(16)與第二渦旋體(14)配合工作以壓縮氣體因而產(chǎn)生作用于第一和第二渦旋體上的氣體作用力，同時(shí)軸承裝置使驅(qū)動(dòng)裝置與從動(dòng)裝置之間的相對運(yùn)動(dòng)阻力顯著地減小，因此當(dāng)離心力超過氣體作用力加上從動(dòng)裝置與軸承裝置之間的摩擦力時(shí)有助于與第二渦旋體進(jìn)入接觸的第一渦旋體的運(yùn)動(dòng)，并且當(dāng)氣體作用力超過離心力加上在從動(dòng)裝置與軸承裝置之間的摩擦力時(shí)第一和第二旋渦體則脫離接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述軸承裝置是滾動(dòng)體軸承。
3.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置(520)和軸承裝置(430)之一具有一個(gè)軸向彎曲的表面。
4.如權(quán)利要求3所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述的軸向彎曲的表面與另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)裝置和軸承裝置上的相應(yīng)表面嚙合。
5.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述曲軸的軸線和所述驅(qū)動(dòng)裝置的軸線確定一個(gè)平面，所述驅(qū)動(dòng)裝置和軸承裝置之一具有一軸向彎曲的表面，而所述驅(qū)動(dòng)裝置和軸承裝置之另一個(gè)具有一個(gè)與所述平面平行的平表面。
6.如權(quán)利要求5所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，即使當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)裝置在負(fù)荷作用下變形時(shí)，所述軸向彎曲的表面在一基本不變的軸向位置上與所述相應(yīng)表面嚙合。
7.如權(quán)利要求6所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述的基本不變的軸向位置是在所述軸向延伸的驅(qū)動(dòng)裝置的中點(diǎn)上。
8.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述從動(dòng)裝置包括一滑塊和渦旋式壓縮機(jī)的一個(gè)軌道式運(yùn)行渦旋體。
9.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述的軸承裝置由所述驅(qū)動(dòng)裝置支承。
10.如權(quán)利要求1所述的渦旋式壓縮機(jī)，其特征在于，所述的軸承裝置由所述從動(dòng)裝置支承。
全文摘要
滾動(dòng)體軸承設(shè)置在渦旋式壓縮機(jī)的偏心驅(qū)動(dòng)銷軸和滑動(dòng)塊之間。滾動(dòng)件所提供滾動(dòng)摩擦使靜摩擦力或邊界潤滑摩擦力減小一數(shù)量級。因而，軌道式運(yùn)行的渦旋體容易地進(jìn)入側(cè)面接觸或側(cè)面脫離的運(yùn)動(dòng)和渦旋體分離發(fā)生在停機(jī)過程的初始階段。
文檔編號F04C29/12GK1130723SQ9512064
公開日1996年9月11日 申請日期1995年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月22日
發(fā)明者托馬斯R·巴里托, 謝里爾M·基林 申請人:運(yùn)載器有限公司