專利名稱：一種渦旋壓縮機(jī)的十字聯(lián)軸節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及封閉式渦旋壓縮機(jī)，特別是涉及用于這種壓縮機(jī)的十字聯(lián)軸節(jié)。
授權(quán)給本發(fā)明的受讓人的美國專利US5306126(Richardson)通過參考引用于本說明書中，其中給出一普通渦旋壓縮機(jī)的運(yùn)行的詳細(xì)描述。
一般封閉式的渦旋壓縮機(jī)包括一渦旋機(jī)構(gòu)，制冷劑以吸入壓力進(jìn)入該渦旋機(jī)構(gòu)，渦旋機(jī)構(gòu)對該制冷劑進(jìn)行壓縮，而后以一升高了的排出壓力將壓縮后的制冷劑排出。這樣的渦旋壓縮機(jī)一般用于制冷裝置、空調(diào)和其它的這樣的系統(tǒng)。普通的渦旋機(jī)構(gòu)包括一旋轉(zhuǎn)渦旋件和一固定渦旋件，在一種替換形式的渦旋機(jī)構(gòu)中可包括共轉(zhuǎn)(co-rotating)渦旋件。在每一個(gè)渦旋件上提供有渦卷，這些渦卷以一種旋轉(zhuǎn)方式彼此面對并相互嚙合，以便在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中形成一壓縮空間(pocket)。
在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，在渦旋裝置內(nèi)的壓縮空間中的氣體向渦卷施加作用力，促使它們沿軸向相分離。渦旋部件的分離導(dǎo)致了壓縮機(jī)的泄漏及其運(yùn)行效率的降低?，F(xiàn)有技術(shù)中的渦旋壓縮機(jī)裝置內(nèi)提供有各種裝置，用以軸向推動渦旋部件，防止一個(gè)渦旋件的渦卷尖端從另一渦旋件的接觸平面分離。通常這樣的裝置包括使一流體壓力施加在渦旋件中的一個(gè)的一后側(cè)面上，朝向另一渦旋件推動該渦旋件。然而，防止渦旋件分離不是向渦旋件中的一個(gè)的后側(cè)面施加壓力就能簡單解決的。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)時(shí)，交錯(cuò)的渦卷之間的壓縮氣體所產(chǎn)生的分離力距旋轉(zhuǎn)渦旋件的中心的徑向距離是不斷變化的。由于這些分離力在大小和位置上的不斷變化，當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件相對于固定渦旋件旋轉(zhuǎn)時(shí)，波動的翻轉(zhuǎn)力矩被施加在旋轉(zhuǎn)渦旋件上。這些波動的力矩會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)渦旋件的振動，從而使一個(gè)渦旋件的渦卷尖端從另一渦旋件的接觸平面短暫的分離。其大小高于其它的翻轉(zhuǎn)力矩(下文稱“主”翻轉(zhuǎn)力矩)的一翻轉(zhuǎn)力矩在一基本上平行于旋轉(zhuǎn)曲軸并大體垂直于十字聯(lián)軸節(jié)相對于固定渦旋件往復(fù)運(yùn)動的方向的平面內(nèi)作用在旋轉(zhuǎn)渦旋件上。主翻轉(zhuǎn)力矩是導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)渦旋件產(chǎn)生不利的振動的最重要的因素。希望有一種裝置，用來抑制主翻轉(zhuǎn)力矩對旋轉(zhuǎn)渦旋件的影響，從而降低由其導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)渦旋件的振動。
此外，本領(lǐng)域一直在努力降低制冷設(shè)備、空調(diào)和其它的壓縮機(jī)裝置的安裝所需的尺寸。因此，降低壓縮機(jī)裝置所需的安裝空間而不降低其制冷容量也是想要得到的。
本發(fā)明的一方面在于它包括一位于固定和旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的十字聯(lián)軸節(jié)。十字聯(lián)軸節(jié)相對于固定渦旋件往復(fù)運(yùn)動的方向基本上垂直于旋轉(zhuǎn)渦旋件的主翻轉(zhuǎn)力矩的作用平面，該平面大體垂直于旋轉(zhuǎn)曲軸。十字聯(lián)軸節(jié)的環(huán)形部分位于固定渦旋件的一凹槽內(nèi)，并具有兩個(gè)從其每一側(cè)凸出的接片。一對接片與固定渦旋件內(nèi)的槽相嚙合，另一對接片與旋轉(zhuǎn)渦旋件內(nèi)的槽相接合。各對接片中的細(xì)長的接片均是橫向延伸的，一對接片在一方向上相對準(zhǔn)，該方向大體垂直于另一對接片相對準(zhǔn)的方向。十字聯(lián)軸節(jié)的移動使得每一個(gè)渦旋件的外部周邊處的平面與十字聯(lián)軸節(jié)的襯墊表面滑動接觸。由此，十字聯(lián)軸節(jié)的環(huán)形部分的襯墊表面處于壓縮狀態(tài)，抵抗由翻轉(zhuǎn)力矩所產(chǎn)生的作用力，以降低旋轉(zhuǎn)渦旋件的振動。
本發(fā)明的另一方面在于它包括一圍繞交錯(cuò)的渦卷部件的十字聯(lián)軸節(jié)，位于一凹槽內(nèi)，并且當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件旋轉(zhuǎn)時(shí)，它在凹槽內(nèi)前后往復(fù)運(yùn)動，其形狀與形成該凹槽的側(cè)壁的形狀相近，進(jìn)而降低了十字聯(lián)軸節(jié)所需的空間。
本發(fā)明提供了一種渦旋壓縮機(jī)，該渦旋壓縮機(jī)包括一固定渦旋件和一旋轉(zhuǎn)渦旋件，其中固定渦旋件具有一基本上平的表面和一從其上伸出的內(nèi)旋的渦卷部件，旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一基本上平的表面和一從其上伸出的內(nèi)旋的渦卷部件，固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件相互嚙合，基本上平的表面在位置上大體彼此相平行，從而渦旋件之間的相對旋轉(zhuǎn)壓縮內(nèi)旋渦卷部件之間的制冷劑，上述渦旋壓縮機(jī)還包括一軸，該軸的旋轉(zhuǎn)軸線大體垂直于基本上平的表面，該軸與旋轉(zhuǎn)渦旋件相連，還包括一十字聯(lián)軸節(jié)，該聯(lián)軸節(jié)具有一設(shè)置在一第一平面內(nèi)的環(huán)形部分，該第一平面位于上述基本平的表面之間并大體平行于上述基本平的表面。聯(lián)軸節(jié)具有一從環(huán)形部分的第一側(cè)面軸向延伸的第一對部件和一從該環(huán)形部分的第二側(cè)面軸向延伸的第二對部件。固定渦旋件具有一第一對細(xì)長凹槽，該第一對細(xì)長凹槽在一第一方向上偏置平行并延伸。十字聯(lián)軸節(jié)的第一對部件可滑動地設(shè)置在上述第一對細(xì)長凹槽內(nèi)。旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一第二對細(xì)長凹槽，該第二對細(xì)長凹槽在一大體垂直于第一方向的第二方向上偏置平行并延伸，第一和第二方向基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸。十字聯(lián)軸節(jié)的第二對部件可滑動地設(shè)置在第二對細(xì)長凹槽內(nèi)，由此可防止固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件的相對轉(zhuǎn)動。該聯(lián)軸節(jié)圍繞所述第一平面內(nèi)的任一線都是不對稱的。
本發(fā)明還提供了一種渦旋壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)包括一固定渦旋件，該固定渦旋件具有一基本上平的表面和一從其上伸出的內(nèi)旋渦卷部件，該固定渦旋件設(shè)置有一第一對偏置并平行的細(xì)長的凹槽，該壓縮機(jī)還包括一旋轉(zhuǎn)渦旋件，該旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一基本上平的表面和一從其上伸出的內(nèi)旋渦卷部件，固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件相互嚙合，所述基本上平的表面的位置為大體彼此相互平行，由此渦旋件的相對旋轉(zhuǎn)使內(nèi)旋渦卷部件之間的制冷劑壓縮。旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一第二對偏置且平行的細(xì)長凹槽，第一對和第二對凹槽在大體垂直的方向上相對準(zhǔn)，一十字聯(lián)軸節(jié)設(shè)置在一第一平面內(nèi)，該第一平面位于所述基本上平的表面之間并平行于所述基本上平的表面。該十字聯(lián)軸節(jié)具有一第一對軸向延伸的接片和一第二對軸向延伸的接片，第一對接片可滑動地接合在上述第一對凹槽內(nèi)，而第二對接片可滑動地接合在上述第二對凹槽內(nèi)，由此可防止固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的相對轉(zhuǎn)動。該十字聯(lián)軸節(jié)具有一包含有第一和第二部分的外部圓周表面，該第一和第二外部圓周表面部分設(shè)置在所述第一平面內(nèi)在一線的相對側(cè)，該線大體平行于位于旋轉(zhuǎn)渦旋件內(nèi)的第二對偏置且平行的細(xì)長凹槽。該十字聯(lián)軸節(jié)在大體垂直于該線的方向上在第一和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動。固定渦旋件具有一凹入部分，十字聯(lián)軸節(jié)設(shè)置在其內(nèi)。該凹入部分由具有位于所述線的相對側(cè)的第一和第二表面的徑向內(nèi)壁局部限定。該第一徑向內(nèi)壁表面具有十字聯(lián)軸節(jié)的第一外部圓周表面部分的形狀。當(dāng)十字聯(lián)軸節(jié)位于其第一位置時(shí)，第一徑向內(nèi)壁表面靠近十字聯(lián)軸節(jié)。該第二徑向內(nèi)壁表面具有十字聯(lián)軸節(jié)的第二外部圓周表面部分的形狀。當(dāng)十字聯(lián)軸節(jié)位于其第二位置時(shí)，第二徑向內(nèi)壁表面靠近十字聯(lián)軸節(jié)。
從下面的參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的描述中，可以更清楚地理解本發(fā)明，并且對本發(fā)明的上述及其它的特征和目的，以及獲得這些特征和目的的方式也可以有更深入的了解，附圖包括

圖1是本發(fā)明的渦旋壓縮機(jī)的一渦旋剖視圖2是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的殼體內(nèi)部的一俯視圖；圖3是圖1中的渦旋壓縮機(jī)的固定渦旋件和框架部件之間的密封結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的一個(gè)放大的局部剖視圖；圖4是圖1中的渦旋壓縮機(jī)的固定渦旋件的一仰視圖；圖5是圖4中的固定渦旋件的一俯視圖；圖6是一局部剖視圖，示出了圖4中的固定渦旋件的安裝性能；圖7是圖4中的固定渦旋件的一局部剖視圖；圖8是沿圖5中的線8-8所作的固定渦旋件的一剖視圖；圖9是圖4中的固定渦旋件的內(nèi)旋渦卷的最內(nèi)端位置的一放大的局部仰視圖；圖10是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)渦旋件的一仰視圖；圖11是圖10中的旋轉(zhuǎn)渦旋件的一俯視圖；圖12是圖10中的旋轉(zhuǎn)渦旋件的一局部剖視圖，示出了帶有一軸向油道的內(nèi)部輪轂部分；圖13是圖10中的旋轉(zhuǎn)渦旋件的渦卷的最內(nèi)端位置的一放大的局部俯視圖；圖14是沿圖11中的線14-14所作的圖10所示的旋轉(zhuǎn)渦旋件的一剖視圖；圖15是圖10所示的旋轉(zhuǎn)渦旋件的一放大的局部剖視圖，示出了一軸向油道；圖16是設(shè)置在圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的主軸承或框架與旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的一密封的第一實(shí)施例的一放大的局部剖視圖；圖17是設(shè)置在圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的主軸承或框架與旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的一密封結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施例的一放大的局部剖視圖；圖18是一設(shè)置在渦旋壓縮機(jī)的固定渦旋件和主軸承或框架的外部周邊之間的片密封環(huán)的實(shí)施例的一俯視圖；圖19是一放大的局部剖視圖，示出了圖3中所示的密封結(jié)構(gòu)的另一種形式；圖20是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的十字環(huán)的第一實(shí)施例的一頂部透視圖；圖21是圖20所示的十字環(huán)的一底部透視圖22是圖20所示的十字環(huán)的一俯視圖；圖23是圖20所示的十字環(huán)的一第一側(cè)視圖；圖24是圖20所示的十字環(huán)的一第二側(cè)視圖；圖25是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的十字環(huán)的第二實(shí)施例的一俯視圖；圖26是圖1所示的壓縮機(jī)裝置沿線26-26所作的一剖視俯視圖，其中的陰影部分顯示其十字聯(lián)軸節(jié)和固定渦旋件的凹槽；圖27是在圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的出口止回閥裝置中使用的一排出閥部件的第一實(shí)施例的一俯視圖；圖28是圖27所示的排出閥部件的一左側(cè)視圖；圖29是在圖1所示的壓縮機(jī)的出口止回閥裝置中使用的一排出閥固定部件的第一實(shí)施例的一前視圖；圖30是圖29所示的排出閥固定部件的一俯視圖；圖31是圖29所示的排出閥固定部件的一左側(cè)視圖；圖32是在出口止回閥裝置的一實(shí)施例中使用的一卷簧銷的一端部視圖；圖33是圖32所示的卷簧銷的一前視圖；圖34是在出口止回閥裝置的上述實(shí)施例中使用的一襯套的一側(cè)視圖；圖35是與出口止回閥裝置一同使用的排出閥部件的第二實(shí)施例的一俯視圖；圖36是圖35所示的排出閥部件的一后視圖；圖37是圖35所示的排出閥部件的一右側(cè)視圖；圖38是在出口止回閥裝置中使用的排出閥部件的第三實(shí)施例的一俯視圖；圖39是圖38所示的排出閥部件的一后視圖；圖40是圖38所示的排出閥部件的一右側(cè)視圖；圖41是帶有一出口止回閥裝置的一實(shí)施例的圖1所示的壓縮機(jī)的固定渦旋件的一剖視圖；圖42是帶有一出口止回閥裝置的另一實(shí)施例的圖1所示的壓縮機(jī)的固定渦旋件的一剖視圖；圖43是在圖1所示的壓縮機(jī)的出口止回閥裝置中使用的排出閥固定部件的第二實(shí)施例的一前視圖；圖44是圖43所示的排出閥固定部件的一左側(cè)視圖；圖45是圖43所示的排出閥固定部件的一俯視圖；圖46是一排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例的一側(cè)視圖；圖47是圖46所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一俯視圖；圖48是圖46所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一前視圖；圖49是一排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的一側(cè)視圖；圖50是圖49所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一俯視圖；圖51是圖49所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一前視圖；圖52是一排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的一側(cè)視圖；圖53是圖52所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一俯視圖；圖54是圖52所示的排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一前視圖；圖55是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的曲軸的一側(cè)視圖；圖56是圖55所示的曲軸沿線56-56所作的剖視圖；圖57是圖55所示的曲軸的一仰視圖；圖58是圖55所示的曲軸的一俯視圖；圖59是圖55所示的曲軸的一放大的局部側(cè)視圖，示出了與圖1所示的壓縮機(jī)的軸承潤滑系統(tǒng)相通的環(huán)形的油道或油孔；圖60是圖55所示的曲軸的上部的一放大的局部的剖視圖；圖61A是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的偏心滾筒的一仰視圖；圖61B是圖61A所示的偏心滾筒的一側(cè)視圖；圖61C是從圖61B的線61C-61C方向看的偏心滾筒的一側(cè)視圖；圖62是圖61A所示的偏心滾筒沿線62-62所作的剖視圖；圖63A是圖1所示的壓縮機(jī)裝置的一第一放大的局部剖視圖；圖63B是圖1所示的壓縮機(jī)裝置的一第二放大的局部剖視圖；圖64是圖63A所示的壓縮機(jī)裝置沿線64-64所作的一局部剖視圖；圖65是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的下部的一第一局部剖視圖，示出了一正排量油泵的第一實(shí)施例；圖66是圖65所示的正排量油泵的一第二局部剖視圖；圖67是圖1所示的渦旋壓縮機(jī)的一仰視圖，其中去除了下軸承和油泵；
圖68是圖65所示的下軸承和正排量油泵裝置的一部件分解圖；圖69是圖65所示的下軸承和正排量油泵裝置的泵殼體的一剖視圖；圖70是圖69所示的泵殼體的下部的一放大的局部剖視圖；圖71是圖69所示的下軸承的上部的一放大的局部剖視圖；圖72是圖69所示的油泵殼體的一放大的局部剖視圖，示出了油泵入口；圖73是圖69所示的下軸承和油泵殼體的一仰視圖；圖74是圖68所示的油泵的泵葉或泵刷的一俯視圖；圖75是圖74所示的泵葉的一側(cè)視圖；圖76是圖68所示的油泵的反向出口板的一俯視圖；圖77是圖76所示的反向出口板的一右側(cè)視圖；圖78是圖76所示的反向出口板的一仰視圖；圖79是圖76所示的反向出口板的一頂部透視圖；圖80是一正排量油泵的第二實(shí)施例的一部件分解圖；圖81是圖80所示的油泵的組裝狀態(tài)下的剖視圖；圖82是一擺桿徑向屈服機(jī)構(gòu)的一受力圖；圖83示出了氣體切向力從100磅至1000磅變化情形下的固定渦旋至曲軸中心的偏移而產(chǎn)生的側(cè)翼密封力的值與旋轉(zhuǎn)半徑變化之間的關(guān)系曲線；圖84示出了在幾個(gè)氣體切向力值下的側(cè)翼密封力隨曲軸角的變化，其中的固定渦旋至曲軸中心的偏移為0.010英寸；圖85示出了一渦旋壓縮機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行工況下氣體切向力與曲軸角之間的變化關(guān)系曲線；圖86示出了一固定渦旋至曲軸中心的偏移為0.020英寸狀況下的側(cè)翼密封力與曲軸角之間的變化關(guān)系曲線，其中氣體切向力的變化如圖85中所示；圖87示出了多種固定渦旋至曲軸中心的偏移值下的正負(fù)峰值曲軸扭矩載荷與曲軸角之間的計(jì)算值；圖88示出了多種固定渦旋至曲軸中心的偏移值下的正負(fù)峰值曲軸扭矩載荷與徑向屈服角之間的計(jì)算值；圖89是圖1所示的壓縮機(jī)沿線89-89所示方向的一俯視圖，示出了曲軸中心軸線至固定渦旋中心線的偏移；圖90是圖1所示的壓縮機(jī)沿線90-90所示方向的一俯視圖，示出了固定渦旋件的軸向中心線；圖91是圖1所示的壓縮機(jī)沿線91-91所示方向的一仰視圖，示出了固定渦旋件的軸向中心線；和圖92是圖91所示的壓縮機(jī)的一個(gè)放大的局部仰視圖，示出了曲軸中心軸至固定渦旋中心線的偏置。
在各視圖中，相同的數(shù)字標(biāo)號表示相同的部件。這里所示出的例子以一種形式描述了本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)施例，但這些例子不能以任何方式解釋為對本發(fā)明范圍的限制。
在附圖示出的本發(fā)明的一實(shí)施例中，渦旋壓縮機(jī)20以一垂直軸實(shí)施例示出。該實(shí)施例僅作為一個(gè)例子，并不是對本發(fā)明的限制。
如圖1所示，所示的渦旋壓縮機(jī)20具有殼體22，殼體22包括上部24，中部26和下部28。在另一種形式中，中部26和下部28組合在一起，形成一整體的下部殼體部件。殼體部分24、26和28之間利用焊接或銅焊密封并固定在一起。下部殼體部件28還用作為一安裝法蘭，將壓縮機(jī)20固定在垂直的直立位置。本發(fā)明還適用于水平布置的壓縮機(jī)裝置。殼體22內(nèi)布置有電機(jī)32，由下軸承36支撐的曲軸34和渦旋機(jī)構(gòu)38。電機(jī)32包括定子40和轉(zhuǎn)子42，曲軸34容納在轉(zhuǎn)子42內(nèi)的孔44內(nèi)。聚集在貯油槽或蓄油器46內(nèi)的油作為油源在入口50處被吸入正排量油泵48并從油泵48排出進(jìn)入下部油道52。潤滑油沿通道52和54流動，從而被傳送到軸承57、59和相互嚙合的渦卷之間，下面將進(jìn)一步描述。
渦旋壓縮機(jī)機(jī)構(gòu)38一般包括固定渦旋件56、旋轉(zhuǎn)渦旋件58和主軸承框架部件60。利用多個(gè)固定螺栓或固定部件62將固定渦旋件56牢固地安裝到主軸承框架部件60上。固定渦旋件56包括平的端板64，端板64具有基本上平的表面66、側(cè)壁67和內(nèi)旋的固定渦卷部件68，該內(nèi)旋的固定渦卷部件68從表面66沿軸向向下延伸。旋轉(zhuǎn)渦旋件58包括平的端板70，該端板70具有基本上平的后表面72和基本上平的頂表面74及內(nèi)旋的旋轉(zhuǎn)渦卷部件76，該內(nèi)旋的旋轉(zhuǎn)渦卷部件76從頂表面74沿軸向向上延伸。當(dāng)壓縮機(jī)20處于未啟動的狀態(tài)下時(shí)，旋轉(zhuǎn)渦旋端板70的后表面72在推力軸承表面78處與主軸承部件60相接合。
固定渦旋件56和旋轉(zhuǎn)渦旋件58相互配合組裝形成渦旋機(jī)構(gòu)38，以便固定渦卷68和旋轉(zhuǎn)渦卷76在運(yùn)行過程中彼此相互咬合。為了保證正常的壓縮機(jī)運(yùn)行，表面66、74及渦卷68、76的制造要使得當(dāng)固定渦旋件56和旋轉(zhuǎn)渦旋件58在力的作用下沿軸向彼此靠近時(shí)，渦卷68、76的尖端與各相對的表面74和66密閉地接合。在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，根據(jù)精確的加工公差和旋轉(zhuǎn)渦旋件58朝向固定渦旋件56軸向移動的允許的移動量，旋轉(zhuǎn)渦旋件58的后表面72與推力表面78之間沿軸向間隔開。在曲軸34的頂部上繞偏心的曲柄銷61設(shè)有圓柱形滾筒82，該圓柱形滾筒82具有一擺桿機(jī)構(gòu)80。如圖61A所示，滾筒82具有容納曲柄銷61的偏心軸孔84和容納限制銷83的偏心軸孔618，其中限制銷83壓配合入位于曲軸軸頸部606的上部軸向表面上的孔620內(nèi)并從該孔620處延伸(圖56所示)。滾筒82能夠略微繞曲柄銷61轉(zhuǎn)動，它們之間的相對運(yùn)動由松散地安裝在滾筒孔618內(nèi)的限制銷83來限制(圖61C)。當(dāng)曲軸34由電機(jī)32帶動而使其轉(zhuǎn)動時(shí)，圓柱形滾筒82和十字環(huán)93使旋轉(zhuǎn)渦旋件58相對于固定渦旋件56旋轉(zhuǎn)。由此，擺桿機(jī)構(gòu)80作為一徑向屈服機(jī)構(gòu)，促進(jìn)固定渦卷68和旋轉(zhuǎn)渦卷76的側(cè)翼之間的密封嚙合。
壓縮機(jī)20運(yùn)行過程中，制冷流體以吸入壓力通過吸入管86導(dǎo)入(圖2)，該吸入管86密閉地位于固定渦旋件56內(nèi)的擴(kuò)孔88內(nèi)(圖4，8)。使用O形環(huán)90來實(shí)現(xiàn)吸入管86與擴(kuò)孔88的密封(圖8)。位于固定渦旋件56內(nèi)的吸入口88容納吸入管86和位于一槽內(nèi)的O形環(huán)90，以密封吸入管86與固定渦旋件56。吸入管86由吸入管適配器92固定到壓縮機(jī)20上，而吸入管適配器92由銅焊或焊接到吸入管86和殼體22的開口94上(圖2)。吸入管86包括吸入壓力制冷通道96，制冷流體通過該通道從一制冷系統(tǒng)(未示出)或其它的這樣的系統(tǒng)流至吸入壓力腔室98，該吸入壓力腔室98由固定渦旋件56和框架部件60限定。
吸入壓力制冷劑沿吸入通道96流動，并進(jìn)入吸入腔室98，從而由渦旋機(jī)構(gòu)38來壓縮。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件58相對于固定渦旋件56旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸入腔室98內(nèi)的制冷流體被封閉在由固定渦卷68和旋轉(zhuǎn)渦卷76限定的封閉的空間內(nèi)并被壓縮。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件58繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所形成的制冷劑空間沿徑向向內(nèi)朝向排出口100移動。在制冷劑空間沿渦卷68和76向排出口100移動時(shí)，它們的容積逐漸變小，進(jìn)而使制冷劑壓力逐漸增加。該渦旋件內(nèi)部的壓力的增加產(chǎn)生了一軸向力，該力的作用是向外分離渦旋件。如果該軸向分離力過大，則會引起渦卷的尖端與相鄰的端板間隔開，進(jìn)而會導(dǎo)致被壓縮的制冷劑從制冷劑空間泄漏出，使壓縮機(jī)的效率降低。向旋轉(zhuǎn)渦旋件的后部施加至少一個(gè)軸向偏置力以克服渦旋裝置內(nèi)的軸向分離力以保持壓縮空間。然而，軸向偏置力過大，也會導(dǎo)致效率的降低。因此，在設(shè)計(jì)具有充分的而又不過度的軸向偏置力的高效率的壓縮機(jī)時(shí)，必須考慮作用在渦旋裝置上所有力的作用。
制冷流體在渦旋裝置內(nèi)完成壓縮循環(huán)之后，以排出壓力通過排出口100和出口止回閥裝置102向上排出，其中排出口100延伸通過固定渦旋件56的端板64。為了使高壓制冷劑從渦卷之間更容易地排出，固定渦旋件56的表面66可提供有卵形凹槽101，如圖9所示，排出口100位于該凹槽內(nèi)。另外，為了相同的目的，旋轉(zhuǎn)渦旋件58’的表面74也可提供有卵形凹槽101’，如圖11所示。制冷劑從渦卷之間排出，通過排出口100進(jìn)入排氣增壓室(discharge plenum chamber)104，室104由排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)106的內(nèi)表面和固定渦旋件56的頂表面108來限定。被壓縮的制冷劑被導(dǎo)入殼體腔室110，在此它通過排出管112排出(如圖2所示)，進(jìn)入使用該壓縮機(jī)20的制冷或空調(diào)系統(tǒng)。
為了示出在正常的運(yùn)行過程中各種流體在壓縮機(jī)20內(nèi)出現(xiàn)的壓力變化的相互關(guān)系，我們將以一種典型的制冷系統(tǒng)來檢驗(yàn)壓縮機(jī)20。當(dāng)制冷劑在正常的制冷循環(huán)中流經(jīng)一常規(guī)的制冷系統(tǒng)時(shí)，以吸入壓力被吸入壓縮機(jī)的流體隨著系統(tǒng)載荷的變化而改變。當(dāng)載荷增加時(shí)，吸入流體的吸入壓力增加，而當(dāng)載荷降低時(shí)，吸入流體的吸入壓力降低。因?yàn)檫M(jìn)入渦旋裝置且最終在形成的壓縮空間內(nèi)的流體是以吸入壓力進(jìn)入的，當(dāng)吸入壓力改變時(shí)，壓縮空間內(nèi)的流體的壓力而隨之改變。因此，在壓縮空間內(nèi)的制冷劑的中間壓力也隨著吸入壓力的變化相應(yīng)地增高和降低。吸入壓力的變化導(dǎo)致了渦旋裝置內(nèi)的軸向分離力的相應(yīng)的變化。當(dāng)吸入壓力降低時(shí)，渦旋裝置內(nèi)的軸向分離力也隨之降低，從而保持渦旋裝置整體有效運(yùn)行所需的軸向偏置力也要隨之降低。顯然，壓縮機(jī)運(yùn)行的動力狀態(tài)也要隨著吸入壓力的變化而改變。因?yàn)檩S向屈服力來自壓縮空間，所以追隨吸入壓力的波動變化，就可以保持壓縮機(jī)20的高效率的運(yùn)行狀態(tài)。軸向屈服力的大小部分地取決于孔85(圖12)的位置和腔室81的容量。
環(huán)形腔室81由旋轉(zhuǎn)渦旋件58的后表面72和軸承60的上表面來限定。環(huán)形腔室81形成了一個(gè)中間壓力空腔，該空腔通過孔85與在渦旋裝置內(nèi)形成的壓縮空間內(nèi)的流體相通。壓縮空間內(nèi)的流體的壓力介于排出壓力和吸入壓力之間。雖然在所示的實(shí)施例中油和/或接觸表面本身的密封性能可提供足夠的密封，但具有所示的環(huán)形的連續(xù)密封裝置114和116將中間壓力空腔81與徑向相鄰的容積空間隔絕開來，它們的壓力分別為吸入壓力和排出壓力。密封裝置114的圓周長度要大于密封裝置116。
如圖12所示，孔、通道或?qū)Ч?5提供在旋轉(zhuǎn)渦旋件58的端板部分70內(nèi)，并使壓縮空間和中間壓力空腔81之間的流體相通。這里所描述的特殊的布置方式僅是為了舉例說明，并不具有限制作用。
在固定渦旋件56和框架60之間提供O形密封環(huán)118，框架60將壓縮機(jī)的吸入側(cè)和排出側(cè)分離開。如圖3所示，固定渦旋件56和框架60分別具有軸向接合表面120、122。在接合表面120、122的外側(cè)，固定渦旋件56和框架60的徑向表面124、126之間為滑動配合?？蚣?0具有一軸向環(huán)形表面128，而固定渦旋件56具有一與框架表面128相對并高出一定距離的軸向表面130?？蚣?0還具有一外部環(huán)形凸緣132，該凸緣132從表面128向上延伸但不延伸到與固定渦旋件的表面130相接觸。表面126、128、130和凸緣132的內(nèi)表面限定了一四面的腔室，一個(gè)常規(guī)的O形環(huán)118設(shè)置在該腔室內(nèi)。O形環(huán)118由一般的密封材料如EPDM橡膠或類似材料制成。O形環(huán)118與表面128和130相接觸，并在其間被擠壓，也就是，固定渦旋件和框架表面之間的具有上述結(jié)構(gòu)的密封和密封118是一軸向密封。在將固定渦旋件56安裝到框架上時(shí)，將O形環(huán)118設(shè)置在框架的表面128上，由凸緣132將其保持在適當(dāng)位置上，而后將固定渦旋件安裝在其上。當(dāng)表面120、122相互靠近時(shí)，密封118在表面128和130之間被擠壓，形成密封結(jié)構(gòu)，進(jìn)而將壓縮機(jī)的吸入部分和排出部分密封地分隔開。
圖18示出了另一種密封結(jié)構(gòu)，包括O形環(huán)密封118’，該密封118’在其圓周內(nèi)側(cè)具有多個(gè)小孔134，并且如圖19所示，共同密封固定渦旋56’和框架60’。將固定渦旋件56’和框架60’緊固在一起的螺栓62(如圖1所示)位于這些小孔內(nèi)。在此替換實(shí)施例中，固定渦旋件56’具有與框架60’的軸向表面122’相接合的軸向表面120’?？蚣?0’的徑向表面124’與固定渦旋件56’的徑向表面126’滑動配合。固定渦旋件56’具有一環(huán)形的臺階，該臺階限定了軸向表面130’，而框架60’具有一環(huán)形的臺階，該臺階具有截頭圓錐(frustoconical)表面128’。在將固定渦旋件56’安裝到框架60’上時(shí)，繞螺栓孔適當(dāng)?shù)卦O(shè)置小孔134，使螺栓62伸入到螺栓孔內(nèi)，O形環(huán)118’與固定渦旋件56’的外部徑向表面136和環(huán)形軸向表面130’及框架60’的截頭圓錐(frustoconical)表面128’產(chǎn)生密封式接觸。由此，在該替換的密封布置方式中，O形環(huán)密封與固定渦旋件和框架即在軸向密封接合，也在徑向密封接合。
圖20至24示出了在壓縮機(jī)20中使用的十字聯(lián)軸節(jié)的一個(gè)實(shí)施例。十字環(huán)93設(shè)置在固定渦旋件56和旋轉(zhuǎn)渦旋件58之間，并包括兩對伸長的接片204、206和208、210，這些接片分別從十字聯(lián)軸節(jié)的相對的軸向側(cè)224和226延伸。接片204、206和208、210中的每一個(gè)具有一矩形的橫斷面，并且每一對接片均在一共同的方向上橫向延伸對齊。接片204和206在一平行于線或軸240的方向上彼此對齊(圖22)；接片208和210在一平行于線或軸242的方向上彼此對齊(圖22)。如圖26所示，十字聯(lián)軸節(jié)93設(shè)置在固定渦旋件56的橢圓形的凹入部分202內(nèi)；凹入部分202(沿線240)的長度大于其寬度。在圖26中，凹入部分202和十字聯(lián)軸節(jié)93由方向相垂直的陰影線示出；因此，凹入部分202和十字聯(lián)軸節(jié)93彼此相重疊的部分以它們各自的陰影線相重疊而被示出。圖41、42和91也示出了固定渦旋件56的凹入部分202。
如圖26所示，固定渦旋件56在大體相對的徑向側(cè)具有細(xì)長的凹槽或槽212和214，十字聯(lián)軸節(jié)接片204和206可滑動地位于其內(nèi)。特別是，槽212和214的徑向最內(nèi)端的位置與固定渦旋件的渦卷68的外壁表面直接相鄰，使十字聯(lián)軸節(jié)的環(huán)部盡可能地靠近固定渦旋件的渦卷部件，進(jìn)而降低十字聯(lián)軸節(jié)所需的空間和橢圓形凹入部分202的必需長度(沿線240)。由此，固定渦旋件的圓周尺寸(進(jìn)而壓縮機(jī)本身的尺寸)可降至最小。仍如圖26所示，細(xì)長槽212和214在一平行于平面220的方向上延伸，吸入管擴(kuò)孔88沿該平面220延伸。平面220基本上垂直于平面222，該平面222是主翻轉(zhuǎn)力矩起作用的平面，或最接近并平行于主翻轉(zhuǎn)力矩起作用的平面。
如圖26所示，旋轉(zhuǎn)渦旋件58具有一對偏置的細(xì)長的凹槽或槽216、218，接片208和210可滑動地容納在其內(nèi)。容易理解，旋轉(zhuǎn)渦旋件58用十字聯(lián)軸節(jié)固定到固定渦旋件56上，以便不會彼此相對旋轉(zhuǎn)。反之，旋轉(zhuǎn)渦旋件58相對于固定渦旋件56偏心地旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由在凹槽212、214、216和218內(nèi)滑動的接片204、206、208和210來引導(dǎo)。在圖26中可以看出，當(dāng)接片204和206分別位于其各自的槽212和214的一端時(shí)(圖中所示的位置)，十字聯(lián)軸節(jié)93的外部圓周表面在吸入口88所在的平面222的側(cè)面(圖26中的下部右手側(cè))離凹入部分202的相鄰的徑向內(nèi)壁203靠得很近。同樣，當(dāng)接片204和206分別位于其各自的槽212和214的相對端時(shí)(圖中未示出的位置)，十字聯(lián)軸節(jié)93的外部圓周表面在與吸入口88所在的位置相對的平面222的側(cè)面(圖26中的上部左手側(cè))離凹入部分202的相鄰的徑向內(nèi)壁203也靠得很近。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，凹入部分202的尺寸大小可容納十字聯(lián)軸節(jié)93沿位于平面220內(nèi)的軸240的往復(fù)運(yùn)動。由此，在固定渦旋件56內(nèi)容納十字聯(lián)軸節(jié)93所需的空間被進(jìn)一步減小了。分別適合于其最小所需空間的十字聯(lián)軸節(jié)93、93’具有實(shí)現(xiàn)該目的的形狀。因此，十字聯(lián)軸節(jié)93、93’相對于其環(huán)形部分所在的平面內(nèi)的任一軸線是非對稱的，這一點(diǎn)在圖22和25中已經(jīng)清楚地示出。
如圖20至24所示，可以看出，十字環(huán)93的相對的軸向側(cè)面224和226中的每一個(gè)上具有襯墊表面228至236。襯墊表面228a、232a、234a和236a位于側(cè)面224上；在十字環(huán)93的相對的側(cè)面226上具有相應(yīng)的表面228b、230b、232b、234b和236b，這些表面直接位于側(cè)面224上的襯墊表面之下并與這些襯墊表面的形狀相匹配。在圖20至25的每一個(gè)中，襯墊表面都是以陰影線或交叉陰影線示出，以表示出它們的形狀和位置。圖25示出了另一種十字環(huán)93’，該十字環(huán)93’除了僅以燒結(jié)粉末金屬方法制成而不要附加的金屬切削加工之外，與十字環(huán)93是基本相同的。可以看出，十字環(huán)93’圍繞每一個(gè)接片的材料的面積被增大了。
如圖1所示，十字環(huán)93、93’設(shè)置在固定渦旋件56和旋轉(zhuǎn)渦旋件58之間。而且，旋轉(zhuǎn)渦旋件58的表面74具有一外圍的圓周表面部分205，該部分205位于渦卷76的外側(cè)并面對十字環(huán)93、93’的下側(cè)面226。同樣，固定渦旋件56的凹入部分202具有面朝下的表面238(圖91)，該表面與十字環(huán)93、93’的上側(cè)面224相面對。在十字環(huán)93、93’的相對的側(cè)面上的襯墊228至236與表面205和238滑動接觸。如圖22至25所示，襯墊表面228a和228b具有分別位于平面220的相對的側(cè)面上的部分。
圖22、24和25示出了從中心穿過十字環(huán)93、93’的厚度延伸并位于平面220內(nèi)的軸240。在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，旋轉(zhuǎn)渦旋件58在主翻轉(zhuǎn)力矩的影響下傾向于在平面222內(nèi)翻轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件58在平面222內(nèi)翻轉(zhuǎn)時(shí)，將促使旋轉(zhuǎn)渦卷表面74的外圍圓周表面部分205的徑向相對的部分(在平面220的相對的側(cè)面上)交替地與十字環(huán)93、93’的側(cè)面226上的襯墊表面部分相接觸。如圖1、22、24和25所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件58如圖24中所示沿順時(shí)針方向繞一平行于軸240并最接近平面220的軸在平面222內(nèi)翻轉(zhuǎn)時(shí)，外圍圓周表面部分205的一部分向上擺動并與十字環(huán)93、93’，襯墊234b和236b及228b的一部分產(chǎn)生有壓縮力的接觸。這一動作促使十字聯(lián)軸節(jié)襯墊表面234a、236a和228a的一部分(圖22、25中的在平面220的左手側(cè)的所有部分)與固定渦旋件的凹入部分202內(nèi)的軸向表面238的相鄰部分產(chǎn)生有壓縮力的接觸。相反，當(dāng)旋轉(zhuǎn)渦旋件58如圖24中所示沿逆時(shí)針方向繞一平行于軸240并最接近平面220的軸在平面222內(nèi)翻轉(zhuǎn)時(shí)，外圍圓周表面部分205的徑向相對部分向上擺動并與十字環(huán)93、93’，襯墊230b和232b及228b的一部分產(chǎn)生有壓縮力的接觸。該動作促使十字聯(lián)軸節(jié)襯墊表面230a、232a和228a的一部分(圖22、25中的在平面220的右手側(cè)的所有部分)與固定渦旋件的凹入部分202內(nèi)的軸向表面238的相鄰部分產(chǎn)生有壓縮力的接觸。在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，旋轉(zhuǎn)渦旋件58在平面222內(nèi)的翻轉(zhuǎn)在上述的順時(shí)針和逆時(shí)針之間變換。因此，可以看出十字聯(lián)軸節(jié)93、93’的移動用來支撐旋轉(zhuǎn)渦旋件的外圍圓周表面部分205并防止其翻轉(zhuǎn)。保持一最小的徑向十字聯(lián)軸節(jié)環(huán)形部分尺寸可以在平面220的相對側(cè)面上的外圍圓周表面205的徑向相對部分和十字聯(lián)軸節(jié)之間產(chǎn)生一最大的接觸面，同時(shí)使壓縮機(jī)的圓周尺寸最小化。因此，固定渦旋件56內(nèi)的凹入部分202是橢圓形的，或卵形的。如圖26所示，因?yàn)槭致?lián)軸節(jié)和旋轉(zhuǎn)渦旋件的外圍圓周表面部分205的部分之間的最大的接觸面的這些區(qū)域被平面222截開，因此這些區(qū)域的位置要使得最大翻轉(zhuǎn)力矩由靠近旋轉(zhuǎn)渦旋件的位于其周邊內(nèi)的一部分的十字聯(lián)軸節(jié)來抵抗，在其間提供比可得到的更大的接觸面積。由此，本發(fā)明提供了抵抗主翻轉(zhuǎn)力矩所需的一更大的杠桿臂，同時(shí)減小了十字聯(lián)軸節(jié)所需的空間。
在壓縮機(jī)停止運(yùn)行的狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)渦旋件58不再由電機(jī)32和曲軸34驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，而是根據(jù)作用在其上的氣體壓力而自由移動，作用在其上的壓力包括排出口100和吸入口88之間的壓力差。而且，當(dāng)壓縮機(jī)停止時(shí)，排出室內(nèi)的流體和渦旋裝置內(nèi)的流體之間存在著壓力差，渦旋裝置內(nèi)的流體壓力低于排出室內(nèi)的流體壓力。由于兩個(gè)容積之間的壓力會自動尋求壓力平衡，所以制冷劑流體會從排出室反流入渦旋裝置內(nèi)。該壓力差毫無阻礙地作用在旋轉(zhuǎn)渦旋件58上，以使其相對于固定渦旋件56反方向旋轉(zhuǎn)。這樣的反方向旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致制冷劑流體以反方向進(jìn)入排出口100，從吸入口88流出進(jìn)入制冷劑系統(tǒng)。在壓縮機(jī)的停止運(yùn)行的過程中反渦旋旋轉(zhuǎn)問題一直關(guān)系到渦旋壓縮機(jī)。為了減輕該問題的影響，提供了閥裝置102，通過使流體從排出室進(jìn)入渦旋裝置以作用在出口止回閥上，進(jìn)而將止回閥快速移動到一覆蓋排出口的關(guān)閉位置。依此方式，防止了反向旋轉(zhuǎn)，并可得到均衡過渡的平衡狀態(tài)。
圖1和圖27-45示出了用于壓縮機(jī)20的出口止回閥裝置102、102’的各種部件和實(shí)施例。這些實(shí)施例中的每一個(gè)均包括一輕質(zhì)的塑料或金屬旋轉(zhuǎn)閥，該閥與固定渦旋件56內(nèi)的排出口100相鄰或直接位于其上，并由閥門固定部件310或324固定。圖27、28；35-37；38-40分別示出了其它類型的閥門部件302、302’和302’。閥門部件可具有旋轉(zhuǎn)耳孔309或一孔322，用于容納一卷簧銷320，襯套318提供在其上。耳孔309或襯套318容納在閥門固定部件內(nèi)的襯套凹槽318、318’內(nèi)。
在壓縮機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)下，制冷劑流體以吸入壓力通過吸入管86被導(dǎo)入，吸入管86密封地容納在固定渦旋件56內(nèi)的擴(kuò)孔88內(nèi)，并與由固定渦旋件56和框架部件60限定的吸入壓力室98相通。具有吸入壓力的制冷劑由渦旋機(jī)構(gòu)38壓縮。當(dāng)使旋轉(zhuǎn)渦旋件58相對于固定渦旋件56旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸入室98內(nèi)的制冷劑流體在固定渦卷68和旋轉(zhuǎn)渦卷76之間被壓縮，并以逐漸減小的容積空間沿徑向向內(nèi)朝向排出口100輸送，從而使制冷劑的壓力增高。
制冷劑流體以排出壓力向上通過排出口100而排出，并向閥門部件302、302’、302”的后表面306施加一力，使其移動到或保持在打開位置。制冷劑被排入排氣增壓室104，該排氣增壓室104由排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)106和固定渦旋件56的頂表面108來限定。被壓縮的制冷劑從排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)入殼體腔室110，由此制冷劑經(jīng)排出管112進(jìn)入一與該壓縮機(jī)20相連的制冷系統(tǒng)。
出口止回閥裝置102、102’防止制冷劑在壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)的反流，進(jìn)而防止了渦旋機(jī)構(gòu)38的反向旋轉(zhuǎn)。如圖42-45所示，止回閥裝置102包括矩形的閥門部件302，該閥門部件302具有前表面304，后表面306和旋轉(zhuǎn)部分308，止回閥裝置102還包括閥門固定部件324，襯套308和簧銷320。后表面306面對排出口100，并且其面積最好大于排出口100。銷320延伸通過旋轉(zhuǎn)部分308內(nèi)的孔322并在閥門部件302的相對側(cè)與襯套318裝配在一起，使襯套318的徑向凸緣與閥門部件相鄰。襯套318可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在部件324的兩個(gè)相對端的襯套凹槽316內(nèi)。在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，制冷劑作用在前和后表面304和306上，從而使閥門部件302相對于部件324轉(zhuǎn)動，該部件324相對于固定渦旋件56是固定的。閥門固定部件324圍繞閥門部件安裝并高于閥門部件，該部件324包括兩個(gè)安裝延伸部分312，可以利用螺栓將延伸部分312固定到固定渦旋件上。在該裝置中，簧銷320容納在閥門部件302的孔322內(nèi)，襯套318與該銷的兩個(gè)端部相連。閥門固定部件的位置高于閥門部件，使兩個(gè)襯套容納在兩個(gè)凹槽內(nèi)，兩個(gè)安裝延伸部分的位置靠近固定渦旋件56的上表面內(nèi)的安裝孔。而后用兩個(gè)安裝螺栓或類似緊固件將該閥門裝置固定到固定渦旋件上。閥門部件302’(圖35-37)和302”(圖38-40)具有一體的襯套或耳孔309，沒有簧銷；每一種都可以與上述的固定部件310或324一同使用。
排出的制冷劑作用在后表面306上的力推動閥門302靠在閥門止動件314、314’上。請注意，閥門302不是雙穩(wěn)態(tài)的，如果排出制冷劑作用在后表面306上的力移開，則在重力的作用下閥門302將傾向于返回到其關(guān)閉位置。當(dāng)壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)的排出壓力殼體腔室110內(nèi)的制冷劑通過排出口100向吸入壓力室98移動。借助于閥門止動件314內(nèi)的減壓孔326，制冷劑流過止動件314并作用在閥門部件302的前表面304的較大表面的面積上，使其朝向排出口快速轉(zhuǎn)動并與固定渦旋件56的圍繞表面108相接合，以便前表面304覆蓋并大體密封排出口100的開口。減壓孔326還可防止“靜摩擦”，這種靜摩擦?xí)痖y門部件粘附到止動件上，這在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)。以此方式可防止制冷劑以相反方向從排出壓力殼體室110經(jīng)吸入通道96流入吸入室98。一利用閥門固定部件310的出口止回閥以類似的方式而起作用，止動件314’提供了閥門前表面304的一較大的面積，該面積在壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)暴露在反方向流動的排出氣體下。表面304和止動件314或314’之間的接觸面要具有良好的抗磨損性能。
通過使殼體腔室110與吸入腔室98保持有效的密封，有效地避免了壓力差，從而防止旋轉(zhuǎn)渦旋件58的反方向旋轉(zhuǎn)。渦旋壓縮腔室內(nèi)的被壓縮的制冷劑在交錯(cuò)的渦卷之間作用在渦旋機(jī)構(gòu)38上，使旋轉(zhuǎn)渦旋件58的渦卷與固定渦旋件56的渦卷徑向分離。渦旋件56和58不再彼此密封，其內(nèi)的制冷劑流體會通過渦卷68和76泄漏，渦旋機(jī)構(gòu)38內(nèi)的壓力達(dá)到平衡。
在渦旋壓縮機(jī)正常的運(yùn)行過程中，具有排出壓力的制冷劑通過排出口排出，使出口止回閥移動到一打開位置。可提供一偏置彈簧(未示出)，用以防止由壓縮機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的壓力波動而產(chǎn)生的出口止回閥的頻繁關(guān)閉和由此產(chǎn)生的振動。
如圖1所示，排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)106與固定渦旋件56相連，并圍繞固定渦旋件的環(huán)狀突出部分402。圖46、47和48示出了排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一第一實(shí)施例。圖49、50和51示出了排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一第二實(shí)施例。圖52、53和54示出了排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的一第三實(shí)施例?？赏ㄟ^將排氣轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的下部周邊404的全部或部分彎入一位于環(huán)狀突出部分402內(nèi)的環(huán)狀的凹槽內(nèi)，從而將排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接到固定渦旋件上。另外，可以在環(huán)狀突出部分內(nèi)制成一系列的槽，以容納沿排氣轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的下部周邊彎曲形成的一系列相應(yīng)的部分。也可以利用其它措施如壓配合，鎖定突出部分等將排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)固定到固定渦旋件上。而且，如第三實(shí)施例排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)106”(圖53)所示，排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可具有多個(gè)孔414，這些孔414在固定渦旋件表面108上提供的多個(gè)開口孔416(如圖5所示)之上并與其相對準(zhǔn)，用螺紋緊固件(未示出)將排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接到固定渦旋件上。
在壓縮機(jī)的運(yùn)行過程中，被壓縮的制冷劑流體從排出口100經(jīng)出口止回閥102進(jìn)入排出室104，該排出室由排氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的內(nèi)表面和固定渦旋件的上表面108來限定?？梢詫饬鬓D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)定位于使得排氣出口室104通過出口406向下通過殼體22、固定渦旋件56和框架60之間形成的間隙408(圖1，2)并進(jìn)一步沿通路411進(jìn)入殼體腔室110，從而流經(jīng)連接到定子繞組410上的電機(jī)過載保護(hù)器41上。由此，通過保證熱的排出氣體直接導(dǎo)向過載保護(hù)器，氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)提供了一種附加的電機(jī)保護(hù)方法。
如圖49至51所示的實(shí)施例中，氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)出口406’可具有一向下彎轉(zhuǎn)的帽412，以進(jìn)一步將向外流出的排氣朝向間隙408導(dǎo)向下。
應(yīng)注意是使出口止回閥裝置102的方向朝向氣流轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)出口，以便在壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，當(dāng)閥門打開時(shí)，前表面304暴露在從室110經(jīng)出口406進(jìn)入室104的具有排出壓力的氣體的反向流下，進(jìn)而有利于閥門的快速關(guān)閉。
圖1所示的渦旋壓縮機(jī)具有一中間壓力室81，制冷劑氣體以一中間壓力被導(dǎo)入該壓力室，該中間壓力推動旋轉(zhuǎn)渦旋件58與固定渦旋件56一起進(jìn)入軸向屈服。中間壓力室81由旋轉(zhuǎn)渦旋件58的表面和主軸承或框架60的表面來限定，這些表面位于一對分別設(shè)置在槽502、504內(nèi)的環(huán)狀密封裝置114、116之間，槽502、504位于旋轉(zhuǎn)渦旋件58的面向下的軸向表面72、506上，環(huán)狀密封裝置114、116與框架60的接觸面滑動接觸。如圖1、10和14所示，中間壓力室81是限定在框架60的臺階和旋轉(zhuǎn)渦旋件58的下垂輪轂部分516之間的環(huán)狀容積空間。密封裝置114和116分別將中間壓力室與吸入壓力區(qū)和出口油壓區(qū)密封開來。
如圖12所示，旋轉(zhuǎn)渦旋件58的下垂輪轂部分516具有外部徑向表面508，該表面508靠近平的表面72。表面508從表面72處延伸到輪轂部分516的最下端的軸向表面506。徑向表面508具有寬的環(huán)形槽510，該環(huán)形槽510具有上部環(huán)形表面512?？?5從表面512延伸到表面74，在此處其開口進(jìn)入一旋轉(zhuǎn)渦旋件的渦卷和固定渦旋件的渦卷之間的中間壓力區(qū)。參見圖12，孔85可以是一從表面512到表面74以一定角度傾斜延伸的單一直通道。但孔85也可以包括一從表面74平行于表面508延伸入輪轂部分516在槽510的徑向內(nèi)部的第一軸向孔(未示出)，和一從第一孔延伸到槽510的徑向表面的徑向的交叉孔(未示出)。為了制造方便，最好提供如圖12所示的單一的以一定角度傾斜的孔。
如圖17所示，密封裝置116位于槽504內(nèi)并與框架60的表面514滑動接觸，框架60與輪轂部分516的表面506相接。表面506在槽504的徑向內(nèi)部的部分即如圖17中所示的右邊是在排出壓力下并且通常是充滿了油。如圖17所示，密封裝置116大體是C形的，具有外部518和設(shè)置在外部518內(nèi)的環(huán)形通道內(nèi)的內(nèi)部520，該通道面對徑向的內(nèi)部。外部密封部分518可以由聚四氟乙烯(PEFE)材料或其它的適合的低磨擦系數(shù)材料制成，以便在與表面514之間提供低磨擦滑動接觸。內(nèi)部密封部分520的內(nèi)部與出口壓力油相通，出口壓力油使密封裝置116在槽504沿軸向或徑向向外膨脹，從而保證密封裝置116的密封表面和槽504的最上端和最外端表面及框架的表面514之間的密封接觸。
如圖14和16所示，旋轉(zhuǎn)渦旋件58的平的表面72具有環(huán)形槽502，密封裝置114設(shè)置在該槽內(nèi)。密封裝置114包括具有一C形通道的外部522和一設(shè)置在C通道內(nèi)的內(nèi)部524，該C形通道沿徑向向內(nèi)敞開。部分522的C形通道沿徑向向內(nèi)敞開以便與中間壓力室81內(nèi)的中間壓力流體相通，中間壓力在槽502內(nèi)推動密封裝置114，沿徑向向外并沿軸向向外，使其靠在槽502的相對的軸向表面和與密封裝置114滑動接觸的框架60的表面78上。外部密封部分522可以由PTFE材料或其它的合適的低磨擦系數(shù)材料制成，從而使與表面78之間產(chǎn)生低磨擦的滑動接合。內(nèi)部密封部分114可以是ParkerPart No.FS16029，具有一管狀橫斷面?？上虿?04和502提供具有普通的橫斷面設(shè)計(jì)形狀的密封裝置114和116，如圖16和17所示。也就是，密封裝置114的橫斷面設(shè)計(jì)適用于在槽504中使用。相反，密封裝置116的橫斷面設(shè)計(jì)適合于在槽502中使用。中間壓力室81內(nèi)的壓力可以利用在1998年3月13日提出申請的未授權(quán)的美國專利申請No.09/042,092中所公開的一種閥門來調(diào)節(jié)，參見該專利申請。
如圖1所示，主軸承或框架60具有下垂主軸承部分602，該部分602具有徑向支撐曲軸34的軸頸606的軸承59。曲軸軸頸部分606提供有徑向交叉孔608(圖55，56)，該交叉孔608從曲軸軸頸部分606的外表面延伸到曲軸內(nèi)的上部油道54。經(jīng)通道54輸送的一部分油通過交叉孔608提供，用以潤滑軸承59。從交叉孔608流經(jīng)軸承59的油可沿曲軸軸頸部分606的外部向下流，由一旋轉(zhuǎn)配重614可以將油沿徑向分布，而后油再返回到貯油槽46。油從交叉孔608還可以沿軸承59向上流并沿軸頸部分606的外部進(jìn)入環(huán)狀油道610，該油道經(jīng)框架60內(nèi)的通道612與殼體腔室110和貯油槽46相通。通道612在框架60內(nèi)的方位要使得旋轉(zhuǎn)配重614能夠拾起并拋射來自通道612的油以在與排出管112的入口相對的壓縮機(jī)的徑向側(cè)將該油分散開。油道54的終端開口732用塞616密封，該塞616與曲柄銷61的終端表面相平齊或低于曲柄銷61的終端表面。
滾筒82內(nèi)的徑向油道622和曲柄銷61內(nèi)的徑向油道624被保持為彼此相通(圖61C)，雖然滾筒82可以繞曲柄銷61略微轉(zhuǎn)動，但其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由孔618的側(cè)面限制，孔618的側(cè)面與限制銷83的側(cè)面相接合。在曲軸內(nèi)流經(jīng)通道54，流過交叉孔608的另一部分油，流經(jīng)相通的油道622和624，用以潤滑軸承57。由于油道54相對于軸34的轉(zhuǎn)動軸線成一定角度，油道54形成了一種形式的離心油泵，該泵可以與設(shè)置在貯油槽46內(nèi)的泵裝置48協(xié)同使用，下面還將進(jìn)一步描述。因此到達(dá)徑向油道608和624的油壓要大于貯油槽46內(nèi)的壓力，貯油槽46內(nèi)的壓力基本上等于排出壓力。流經(jīng)軸承57的油可向上流入貯油空間或通道55(圖15，63B)，該貯油空間或通道55與位于渦卷之間的中間壓力區(qū)經(jīng)油道626彼此相通。貯油道55內(nèi)的油的壓力是排出壓力，借助于通道55和渦旋件之間的中間壓力區(qū)之間的壓力差而流經(jīng)通道626。渦旋件之間的油經(jīng)通道626用于冷卻、密封和潤滑渦卷。其它的油流經(jīng)軸承57向下流入環(huán)狀油道632，該通道632與環(huán)狀油道610相通(圖1)。
如圖64所示，滾筒82的軸向孔84不是規(guī)則的圓柱形，并沿其一徑向側(cè)在孔的該側(cè)面與延伸通過的曲柄銷61的相鄰的圓柱側(cè)面之間形成間隙633。間隙633在渦卷之間的中間壓力大于排出壓力的狀況下提供了出口通道的一部分，將防止氣體流通過滾筒軸承57反流，參見圖63A中的箭頭635所示的流動路徑，如果中間壓力大于排出壓力，如在壓縮機(jī)的啟動期間，制冷劑可通過通道626流出進(jìn)入油道55，并通過孔84和曲柄銷61的外表面之間的間隙633進(jìn)入一由環(huán)繞孔84和曲柄銷61的位于滾筒82的下部軸向表面內(nèi)的錐形擴(kuò)孔(countersink)628限定的區(qū)域。該區(qū)域與位于滾筒82的下部軸向表面內(nèi)的一徑向槽630相通。流出的制冷劑可流入環(huán)狀的油道632并通過框架60內(nèi)的通道612回到壓縮機(jī)的殼體腔室110。依此方式，在啟動過程中制冷劑的排出保證了油道55沒有被加壓到足以限制油流到軸承57中的程度，或如上所述，在壓縮機(jī)的啟動過程中用排出的制冷劑沖刷軸承57的油的程度。
如圖14、15和63所示，在輪轂部分516的中央空腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)渦旋件的面向下的表面636具有一低的圓柱形突出部分或“鈕扣狀物”634，該突出部分或“鈕扣狀物”634從表面636向下突出大約2-3毫米。在其一個(gè)實(shí)施例中，鈕扣狀物634的直徑大約為10-15毫米，并且其軸向表面緊靠在曲柄銷61和/或滾筒82的最上端的軸向接觸面上，曲柄銷61和滾筒82的最上端的軸向接觸面通常是平齊的。鈕扣狀物634的作用是局部承載曲柄銷61和/或滾筒82，以便使整個(gè)的上部軸向滾筒和曲柄銷表面的磨擦接觸最小化，起到止推軸承的作用。鈕扣狀物634與曲柄銷61和/或滾筒82的接觸面靠近輪轂部分516和滾筒82的中心線，這里鈕扣狀物與曲柄銷和滾筒之間的相對速度是最低的，從而減輕了其間的磨損。
在曲軸34的下端提供了正排量油泵48，該油泵伸入由壓縮機(jī)殼體22限定的貯油槽46。圖65至79公開了該油泵的第一實(shí)施例，而第二實(shí)施例在圖80和81中公開。在第一實(shí)施例中，如圖65和66的局部剖視圖所示，正排量油泵48設(shè)置在曲軸34的下端702周圍并由外置軸承36支撐。
上述油泵包括油泵體704，泵葉或泵刷706，可以由一種如石墨填充酰胺纖維TMGS材料注模而成，還包括圓形的反向口板或盤708，與泵葉706的下表面滑動接觸的平的上部軸向表面，止動銷710，波形墊圈713，圓形固定盤715和開口環(huán)712。以上泵部件以圖68所示的次序布置在泵體704內(nèi)，波形墊圈713使各泵部件彼此處于壓縮接合狀態(tài)。一環(huán)形槽設(shè)置在泵體的下端內(nèi)，用以容納開口環(huán)712。如圖55-57所示，槽714設(shè)置在軸34的下端702內(nèi)并容納旋轉(zhuǎn)泵葉706，其長度大于下部軸端702的直徑，并由曲軸的轉(zhuǎn)動而帶動旋轉(zhuǎn)。泵葉在槽的內(nèi)部從一側(cè)滑動到另一側(cè)并與形成在泵體704內(nèi)的泵柱體716的表面相接觸。如圖65和73所示，泵柱體716的直徑大于軸承36的部分709并相對于軸承36的部分709是偏心的。而且，泵柱體716的中心線相對于曲軸34和下部軸向油道52的中心線是偏置的。
軸承36的部分709的直徑略大于下部軸端702，從而在其間提供了一小間隙，通過該間隙油可以從泵48泄出(這一點(diǎn)下面還將進(jìn)一步描述)，用以潤滑軸34的下部軸頸部分719，軸頸部分719由軸頸部分717徑向支撐，由軸承36的表面726軸向支撐。
當(dāng)軸34轉(zhuǎn)動時(shí)，泵葉706在軸槽714內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，其相對端744、746(圖74，75)在泵柱體716的圓柱側(cè)壁上滑動。相對端744、746的提供有利于泵葉706的多方向運(yùn)行。泵葉可替換地在其中部具有一彈簧(未示出)或由帶有兩個(gè)泵葉端部的兩部分組成，由一分離中間彈簧(未示出)連接起來。中間彈簧向外朝向泵體的內(nèi)表面推動泵葉端部，以得到更堅(jiān)固更有效的泵的運(yùn)行。這樣的替換結(jié)構(gòu)能夠更好地密封泵葉端部744、746與泵柱體716的圓柱形壁，從而降低泵的泄漏。但泵也依賴于一定量的泄漏以提供下部軸承36的潤滑。當(dāng)泵葉706在泵柱體716內(nèi)轉(zhuǎn)動時(shí)，經(jīng)過泵葉706泄漏的油向上經(jīng)過下部軸部分702和軸承36的部分709之間的小間隙，為軸頸軸承和止推軸承提供了潤滑油源。因此，壓縮機(jī)20的下軸承36由從泵48泄漏的油來潤滑，而不是由經(jīng)下部軸通道52泵的油來潤滑。
如圖66所示，來自貯油槽46的油經(jīng)入口50進(jìn)入泵并作用在旋轉(zhuǎn)泵葉或泵刷706的一側(cè)面上。泵葉將油推入位于反向出口板708的平的上部軸向表面內(nèi)的錨形(anchor-shaped)入口718，由于容積的降低，油被壓入中央反向出口720并向上進(jìn)入軸向油道入口722，經(jīng)過泵葉706側(cè)面的扇形750、752。實(shí)際上，由于泵的偏心和旋轉(zhuǎn)泵葉的作用，中央出口720的壓力要低于錨形入口處的壓力。無論曲軸的轉(zhuǎn)動方向如何，反向出口板的錨形都能夠?qū)崿F(xiàn)有效的泵運(yùn)行，因?yàn)橛湍軌蛟诨蚪咏鋬蓚€(gè)錨形“點(diǎn)”中的任一個(gè)處進(jìn)入入口718。由此，即使是在壓縮機(jī)停止運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的反向旋轉(zhuǎn)期間，潤滑油也能夠提供到壓縮機(jī)需要潤滑的各個(gè)位置。環(huán)形的止動銷通道711位于反向出口板708的平的下部軸向表面內(nèi)，用以可滑動地容納止動銷710。銷710相對于泵體是固定的，在泵入口50之下保持在位于泵柱體716的圓柱形側(cè)壁內(nèi)的槽754內(nèi)(圖68，73)。這使得反向出口板能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動再定位，從而可適當(dāng)?shù)亟邮芏喾较蜻\(yùn)行，當(dāng)軸34改變轉(zhuǎn)動方向時(shí)，使通道711的相對端表面與銷710相接。因此，出口盤708具有旋轉(zhuǎn)的相對的第一和第二位置。
下部軸承止推墊圈724位于下部軸承止推表面或凸肩726上以提供一用于曲軸34的止推軸承表面。從泵裝置48泄漏的油向上流經(jīng)下部軸端702和下部軸承部分709之間的接觸面，如上所述，以向曲軸止推表面726和止推墊圈724之間的接觸面，與曲軸軸頸部分719和軸承軸頸部分717之間的接觸面提供潤滑油。在止推墊圈724內(nèi)提供有槽(未示出)以輔助潤滑油向止推表面726的輸送。另外，在泵體內(nèi)也可以提供槽(未示出)，以有助于從泵裝置到止推表面的油的泄漏。而且，還可以在曲軸軸頸部分719內(nèi)提供槽，平的或其它形式切口728(圖55，56)以為下部軸頸軸承的接觸面提供進(jìn)一步的轉(zhuǎn)動潤滑。由此，來自泵的泄油而不是沿曲軸軸向通道流動的泵流體的主流為下部軸承表面提供轉(zhuǎn)動和止推潤滑。這使得泵流體的主流集中地輸送到曲軸的上部。因此，泵提供了潤滑壓縮機(jī)的下部軸承的一種方法，允許泵體和軸之間的接觸面的公差可相對大一些，曲軸的加工可以更簡單。
如圖1所示，來自泵48的油沿下部軸向油道52和偏置的上部油道54向上流動。上部油道54的偏置結(jié)構(gòu)為泵流體的主流提供了一增加的離心泵送效果。通道54的上部開口732具有一塞子616。流經(jīng)通道54的油的一部分在軸頸部分606內(nèi)通過徑向通道608排出(圖55，56)并被輸送到軸承59。流經(jīng)通道54的其它部分的油通過曲柄銷61內(nèi)的徑向通道624排出，并經(jīng)過滾筒82內(nèi)的徑向通道622輸送給軸承57(圖63B)。油沿軸承57向上流動，進(jìn)入油道55，該油道55由曲柄銷61和偏心滾筒82的上表面與旋轉(zhuǎn)渦旋件58的表面636限定。油經(jīng)位于旋轉(zhuǎn)渦旋件內(nèi)的軸向通道626被輸送到渦旋裝置。
在部件分解圖80和剖視圖81中示出的油泵48’的第二實(shí)施例具有以上所述的功能，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適用于沒有下部軸承的壓縮機(jī)。油泵48’包括反旋轉(zhuǎn)彈簧738，該彈簧738被連接到壓縮機(jī)殼體22或其它的固定支撐上。彈簧738在殼體22內(nèi)軸向支撐油泵體704’，防止相對于軸延伸部分740轉(zhuǎn)動，軸延伸部分740包括軸向內(nèi)部油道742，并被連接到曲軸的下端(未示出)。類似于曲軸34的槽714的槽714’位于軸延伸部分740內(nèi)；泵葉706’可滑動地設(shè)置在該槽內(nèi)，用于在其內(nèi)往復(fù)運(yùn)動，泵葉由上述的槽轉(zhuǎn)動地驅(qū)動。替換波形墊圈713，固定盤715和開口環(huán)712，泵裝置48’包括開口彈簧墊圈712’，用以推動泵部件彼此壓縮接合。泵裝置48可以作類似的修改。泵葉706’，反向出口板708’和止動銷710’與第一實(shí)施例中的泵裝置的對應(yīng)部件基本相同，泵裝置48’的作用如上所述。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到，雖然如上所述的泵裝置48、48’適用于渦旋壓縮機(jī)，但它們還可以適用于其它形式的壓縮機(jī)如旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)或往復(fù)活塞式壓縮機(jī)。
壓縮機(jī)裝置20在固定渦旋件中心線802和曲軸中心線S之間可具有一偏移。該偏移對曲柄臂和徑向屈服角產(chǎn)生影響，以便使曲軸扭矩和渦卷之間的側(cè)翼密封力的循環(huán)性變化變得平緩。壓縮機(jī)可使用一種滑塊徑向屈服機(jī)構(gòu)，或也可以使用上述實(shí)施例中示出的一擺桿徑向屈服機(jī)構(gòu)。在下面的描述中將使用的字母的意義如下e旋轉(zhuǎn)半徑(偏心率)；b從曲柄銷61的中心線P至旋轉(zhuǎn)渦旋件的質(zhì)量中心O的距離；d從曲柄銷61的中心線P至偏心擺桿質(zhì)量中心R的距離；r從曲柄銷61的中心線P至曲軸34的中心線S的距離；D從固定渦卷中心線至曲軸中心的偏心距離；F力；M質(zhì)量；O旋轉(zhuǎn)渦旋中心線和質(zhì)量中心；P曲柄銷中心線；R擺桿質(zhì)量中心；S曲軸34中心線和旋轉(zhuǎn)軸線；RPM每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)；下標(biāo) 希臘字母b擺桿 θ徑向屈服(相)角§側(cè)翼密封 α質(zhì)量角度偏置的擺桿中心ib擺桿慣量 ξ曲軸角P驅(qū)動銷s旋轉(zhuǎn)渦旋tg切向，氣體rg徑向，氣體tp切向，偏心銷rp徑向，偏心銷渦旋壓縮機(jī)有三個(gè)不同于其它的氣體壓縮機(jī)的特征，它們分別是運(yùn)行噪音低，能夠泵送液體和高效率。渦旋壓縮機(jī)優(yōu)越于往復(fù)或旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的一點(diǎn)是液體的吸入不會造成壓縮機(jī)的機(jī)械損壞。這是因?yàn)闇u旋件具有一徑向屈服機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)能夠使渦旋件在液體壓縮過程中相脫離。在這樣一情形下，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)閮H是一個(gè)泵。一般的徑向屈服機(jī)構(gòu)還將驅(qū)動力分離成一用于平衡磨擦和壓縮力的切向力和一保證渦卷之間的側(cè)翼接觸進(jìn)而保證壓縮空間之間的密封的徑向力。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于壓縮氣體在多個(gè)壓縮空間內(nèi)分配，每一個(gè)曲軸循環(huán)僅有兩個(gè)開口，因而曲軸扭矩的變化更平緩。曲軸扭矩是與壓縮力和扭矩臂成正比的，扭矩臂分別是壓縮力向量與曲軸旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離。進(jìn)一步均衡曲軸扭矩變化的方法是改變至向量的距離，使該距離的一最小值與最大的壓縮力相符合。然而，會導(dǎo)致側(cè)翼密封力的相應(yīng)增加的變化。擺桿徑向屈服機(jī)構(gòu)同樣可以均衡該變化。
在渦旋壓縮機(jī)中經(jīng)常使用的徑向屈服機(jī)構(gòu)是滑塊。在下面的等式1中表示出滑塊能夠降低渦旋壓縮機(jī)內(nèi)的扭矩變化?；瑝K能夠使旋轉(zhuǎn)渦旋件在曲軸轉(zhuǎn)動過程中移動質(zhì)量中心。該移動的一副作用是離心力和徑向側(cè)翼密封力隨著曲軸角度的變化而改變。
下面將要討論的徑向屈服機(jī)構(gòu)是以上參照所示的實(shí)施例描述的一擺桿。圖82中示出了該擺桿的受力圖。
等式1-3示出了在X和Y方向上的力的平衡及繞旋轉(zhuǎn)渦旋中心O(圖82)的力矩∑FX＝O＝Fis-Ffs-Ffg-Frp+Fib*Cos(α) (1)∑FY＝O＝Ftg-Ftp-Frg+Fib*Sin(α) (2)其中Fis＝M*(2*π*RPM/60)2*e和Fib=Mb*(2*π*RPM/60)2*e2+((d-b)*Cos(π-δ))2]]>∑MO＝O＝Frp*b*Cos(θ)-Ftp-Frg*b*Sin(θ)+Fib*e*Sin(α) (3)固定渦旋件在限定一圖82所示的軌跡的偏心的作用下而被平移。因此，旋轉(zhuǎn)半徑(偏心率)將隨曲軸角的改變而改變。
如圖89、90所示，如在等式1中所證實(shí)的，固定渦旋中心線802至曲軸中心S的偏移D引起側(cè)翼接觸力的改變僅由于離心力的改變。擺桿起到一附加的作用。離心力以與側(cè)翼密封力相同的方式改變，分別是一正偏移增加旋轉(zhuǎn)渦旋質(zhì)量中心O和曲軸旋轉(zhuǎn)軸S之間的距離，因而側(cè)翼接觸力也增加了。然而，正的固定渦旋至曲軸中心的偏移D引起徑向屈服θ的增加。由于驅(qū)動力的徑向成分，增加了的徑向屈服角降低了側(cè)翼接觸力。所以，擺桿機(jī)構(gòu)具有一內(nèi)在的補(bǔ)償效應(yīng)。
固定渦旋至曲軸中心的偏移(假設(shè)沿圖82中的線e)導(dǎo)致徑向屈服角的改變。表1示出了偏移值與徑向屈服角之間的關(guān)系。
表1
圖83示出了在由解等式1-3得到的切向氣體力的不同的瞬時(shí)值的情況下側(cè)翼密封力的值與旋轉(zhuǎn)半徑變化之間的關(guān)系曲線。
圖83示出了氣體切向力從100磅力至1000磅力下的側(cè)翼密封力。假定氣體徑向力為氣體切向力值的10％。代入等式1-3中的其它的參數(shù)值是一普通的四噸渦旋壓縮機(jī)的參數(shù)值。在X軸上的變量代表固定渦旋偏移。一正的偏移對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)渦旋中心線從曲軸中心線進(jìn)一步移動。等式1-3示出了具有相對作用的下述變化(1)一般，氣體切向力的增加增加了側(cè)翼密封力；和(2)旋轉(zhuǎn)渦旋和擺桿離心力的增加增加了側(cè)翼密封力。
圖83中的曲線還示出了固定渦旋至曲軸中心的偏移對側(cè)翼密封力的影響隨著氣體切向力的大小而改變。當(dāng)氣體切向力小于400磅力時(shí)，增加旋轉(zhuǎn)半徑，使側(cè)翼接觸力增加。當(dāng)氣體切向力大于400磅力時(shí)，增加旋轉(zhuǎn)半徑，使側(cè)翼接觸力降低。對于一400磅力的氣體切向力，側(cè)翼密封力的值的變化是可忽視的。固定渦旋至曲軸中心的偏移值為-0.075英寸時(shí)，側(cè)翼接觸力是一常數(shù)。
旋轉(zhuǎn)半徑e的值以正弦方式隨曲軸角的變化而改變。在圖83中示出的側(cè)翼密封力與曲軸角ξ之間的關(guān)系在圖84中示出，其中的固定渦旋至曲軸中心的偏移D為0.010英寸。旋轉(zhuǎn)渦旋偏心率是曲軸角的函數(shù)，其計(jì)算如下e(ξ)＝D*Sin(ξ)其中ξ是曲軸角。
圖84示出了在徑向屈服角θ為0.010英寸的偏移時(shí)在幾個(gè)氣體切向力值下的側(cè)翼密封力隨曲軸角的變化。側(cè)翼密封力與氣體切向力成反比。但是，增加氣體切向力時(shí)，偏移效果的改變是質(zhì)的改變。對于一相角的優(yōu)化選擇，固定渦旋至曲軸中心的偏移降低了最大密封力并增加了最小密封力。從圖84中可以看出在曲軸角值大約為180度時(shí)，相角的選擇效果。
圖85示出了一渦旋壓縮機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行工況下氣體切向力與曲軸角之間的變化關(guān)系曲線。該工況下的氣體徑向力Frg大約為氣體切向力Ftg的10％。
圖86示出了一固定渦旋至曲軸中心的偏移D為0.020英寸的狀況下的側(cè)翼密封力與曲軸角之間的變化關(guān)系曲線，氣體切向力的變化如圖85中所示?？紤]了偏移和壓力變化之間的相的八個(gè)不同的值。該圖示出了圖85中所示的氣體切向力變化下的圖84中所示的偏移作用。側(cè)翼密封力與氣體切向力的變化之間是成反比的。在一大約為90度的相角下，側(cè)翼密封力的變化可以被降低。圖87示出了扭矩與曲軸角之間的計(jì)算值。
為了更好地理解固定渦旋至曲軸中心的偏移對扭矩變化的作用，圖88示出了幾個(gè)偏移值與相角之間的正負(fù)峰值變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)圖88確定一給定的偏移值下的相角的變化，從而可以使曲軸扭矩變化平緩。而后，從圖86中可以得到使側(cè)翼密封力變化最小化的特定的相角。
以上的描述已經(jīng)證實(shí)，對于擺桿，固定渦旋至曲軸中心的偏移的影響比滑塊更復(fù)雜。已經(jīng)示出，對于側(cè)翼密封力，離心力與徑向屈服角相比具有相反的作用。適當(dāng)?shù)剡x擇固定渦旋偏移量將降低扭矩變化，同時(shí)降低側(cè)翼接觸力的變化。這意味著最大側(cè)翼密封力被降低了，而最小側(cè)翼密封力仍然滿足密封的要求。最大密封力的降低意味著磨擦載荷的減小，因而可以得到效率更高而且噪音更低的渦旋壓縮機(jī)。
雖然以上以一些實(shí)施例的方式描述了本發(fā)明，但本發(fā)明在其公開的宗旨和范圍內(nèi)還可以進(jìn)一步修改。因此，本申請包括所有采用本發(fā)明原理的變化形式、使用或修改。
權(quán)利要求
1.一種渦旋壓縮機(jī)(20)，包括一固定渦旋件(56)和一旋轉(zhuǎn)渦旋件(58)，其中固定渦旋件(56)具有一基本上平的表面(66)和一從其所述基本上平的表面(66)上伸出的內(nèi)旋的渦卷部件(68)，旋轉(zhuǎn)渦旋件(58)具有一基本上平的表面(74)和一從其所述基本上平的表面(74)上伸出的內(nèi)旋的渦卷部件(76)，所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件相互嚙合，使所述固定渦旋件的所述內(nèi)旋渦卷部件朝向所述旋轉(zhuǎn)渦旋件的所述基本上平的表面伸出，并且所述旋轉(zhuǎn)渦旋件的所述內(nèi)旋渦卷部件朝向所述固定渦旋件的所述基本上平的表面伸出，所述基本上平的表面在位置上大體彼此相平行，從而所述渦旋件之間的相對旋轉(zhuǎn)可壓縮所述內(nèi)旋渦卷部件之間的制冷劑，渦旋壓縮機(jī)(20)還包括一軸(34)，該軸的旋轉(zhuǎn)軸線大體垂直于所述基本上平的表面，該軸與所述旋轉(zhuǎn)渦旋件相連，由此所述軸的轉(zhuǎn)動引起所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的相對轉(zhuǎn)動，還包括一十字聯(lián)軸節(jié)(93，93’)，該聯(lián)軸節(jié)具有一設(shè)置在一第一平面內(nèi)的環(huán)形部分，該第一平面位于所述基本上平的表面之間并大體平行于所述基本上平的表面，所述十字聯(lián)軸節(jié)具有一從所述環(huán)形部分的一第一側(cè)面(224)軸向延伸的第一對部件(204，206)和一從所述環(huán)形部分的一第二側(cè)面(226)軸向延伸的第二對部件(208，210)，所述固定渦旋件具有一第一對細(xì)長凹槽(212，214)，該第一對細(xì)長凹槽在一第一方向上偏置平行并延伸，所述十字聯(lián)軸節(jié)的第一對部件可滑動地設(shè)置在所述第一對細(xì)長凹槽內(nèi)，所述旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一第二對細(xì)長凹槽(216，218)，該第二對細(xì)長凹槽在一第二方向上偏置平行并延伸，所述第二方向大體垂直于所述第一方向，所述第一和第二方向基本上垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸，十字聯(lián)軸節(jié)的所述第二對部件可滑動地設(shè)置在所述第二對細(xì)長凹槽內(nèi)，由此防止所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件的相對轉(zhuǎn)動；其特征在于所述十字聯(lián)軸節(jié)圍繞所述第一平面內(nèi)的任一線都是不對稱的。
2.如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述第一和第二對細(xì)長凹槽中的一個(gè)位于所述固定和旋轉(zhuǎn)渦旋件中的一個(gè)的所述基本上平的表面內(nèi)，其各自的所述內(nèi)旋渦卷從該表面伸出。
3.如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于平行于所述第一平面的所述部件的橫斷面基本上是矩形的。
4.如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于在所述第一和第二環(huán)形部分側(cè)面上提供有一滑動表面(228，230，232，236)，所述滑動表面與所述固定和旋轉(zhuǎn)渦旋件中的一個(gè)滑動接合。
5.如權(quán)利要求4所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述滑動表面與所述基本上平的表面中的一個(gè)滑動接合。
6.如權(quán)利要求4所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于在所述第一和第二環(huán)形部分側(cè)面中的每一個(gè)上提供有一所述滑動表面，每一個(gè)所述滑動表面與一渦旋件滑動接合。
7.如權(quán)利要求6所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于每一個(gè)環(huán)形部分側(cè)面具有多個(gè)滑動表面。
8.如權(quán)利要求1所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于一所述滑動表面位于所述第一和第二環(huán)形部分側(cè)面中的每一個(gè)上，所述滑動表面在所述環(huán)形部分上軸向彼此相對準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求8所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述滑動表面在面積上是大體相同的。
10.如權(quán)利要求9所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述滑動表面基本上彼此呈鏡像。
11.如權(quán)利要求8所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述滑動表面與所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件處于壓縮接合，并且一交變的主翻轉(zhuǎn)力矩在一在所述第二方向上延伸的平面內(nèi)被施加到所述旋轉(zhuǎn)渦旋件上，所述主翻轉(zhuǎn)力矩由所述壓縮接合所抵銷，進(jìn)而防止所述旋轉(zhuǎn)渦旋件的波動。
12.一種渦旋壓縮機(jī)(20)，包括一固定渦旋件(56)，該固定渦旋件(56)具有一基本上平的表面(66)和一從其所述基本上平的表面上伸出的內(nèi)旋渦卷部件(68)，該固定渦旋件具有一第一對偏置并平行的細(xì)長的凹槽(212，214)，該壓縮機(jī)還包括一旋轉(zhuǎn)渦旋件(58)，該旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一基本上平的表面(74)和一從其所述基本上平的表面上伸出的內(nèi)旋渦卷部件(76)，所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件相互嚙合，使所述固定渦旋件的所述內(nèi)旋渦卷部件朝向所述旋轉(zhuǎn)渦旋件的所述基本上平的表面伸出，并且所述旋轉(zhuǎn)渦旋件的所述內(nèi)旋渦卷部件朝向所述固定渦旋件的所述基本上平的表面伸出，所述基本上平的表面在位置上大體彼此相平行，從而所述渦旋件之間的相對旋轉(zhuǎn)可壓縮所述內(nèi)旋渦卷部件之間的制冷劑，所述旋轉(zhuǎn)渦旋件具有一第二對偏置且平行的細(xì)長凹槽(216，218)，所述第一對和第二對凹槽在大體垂直的方向上相對準(zhǔn)，還包括一設(shè)置在一第一平面內(nèi)的十字聯(lián)軸節(jié)(93，93’)，該第一平面位于所述基本上平的表面之間并平行于所述基本上平的表面，所述十字聯(lián)軸節(jié)具有一第一對軸向延伸的接片(204，206)和一第二對軸向延伸的接片(208，210)，所述第一對軸向延伸的接片可滑動地接合在所述第一對凹槽內(nèi)，而所述第二對軸向延伸的接片可滑動地接合在所述第二對凹槽內(nèi)，由此防止所述固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的相對轉(zhuǎn)動，所述十字聯(lián)軸節(jié)具有一包含有第一和第二部分的外部圓周表面，所述第一和第二外部圓周表面部分設(shè)置在所述第一平面內(nèi)在一線(242)的相對側(cè)，所述線大體平行于位于所述旋轉(zhuǎn)渦旋件內(nèi)的所述第二對偏置且平行的細(xì)長凹槽，所述十字聯(lián)軸節(jié)在大體垂直于所述線的方向上在第一和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動；其特征在于所述固定渦旋件具有一凹入部分(202)，所述十字聯(lián)軸節(jié)大體設(shè)置在所述凹入部分內(nèi)，該凹入部分由具有第一和第二表面的一徑向內(nèi)壁(203)局部限定，所述第一和第二徑向內(nèi)壁表面位于所述線的相對側(cè)，所述第一徑向內(nèi)壁表面具有所述十字聯(lián)軸節(jié)的第一外部圓周表面部分的形狀，當(dāng)所述十字聯(lián)軸節(jié)位于其所述第一位置時(shí)，所述第一徑向內(nèi)壁表面靠近所述十字聯(lián)軸節(jié)，所述第二徑向內(nèi)壁表面具有所述十字聯(lián)軸節(jié)的第二外部圓周表面部分的形狀，當(dāng)所述十字聯(lián)軸節(jié)位于其所述第二位置時(shí)，所述第二徑向內(nèi)壁表面靠近所述十字聯(lián)軸節(jié)。
13.如權(quán)利要求12所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述十字聯(lián)軸節(jié)具有一內(nèi)部圓周表面，該內(nèi)部圓周表面圍繞所述內(nèi)旋渦卷部件，所述內(nèi)部圓周表面在所述第一和第二位置緊靠所述內(nèi)旋渦卷部件中的一個(gè)。
14.如權(quán)利要求13所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于每一個(gè)所述內(nèi)旋渦卷部件包括一徑向向外的渦卷端，在所述十字聯(lián)軸節(jié)的第一和第二位置中的一個(gè)處，所述內(nèi)旋渦卷端中的僅一個(gè)靠近所述十字聯(lián)軸節(jié)的所述內(nèi)部圓周表面，在所述十字聯(lián)軸節(jié)的第一和第二位置中的另一個(gè)處，所述內(nèi)旋渦卷端的兩個(gè)均靠近所述十字聯(lián)軸節(jié)的所述內(nèi)部圓周表面，由此使所述壓縮機(jī)的圓周尺寸最小化。
15.如權(quán)利要求12所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述固定渦旋件的凹入部分的所述第一和第二徑向內(nèi)壁表面中的一個(gè)具有一吸入氣體入口(88)。
16.如權(quán)利要求12所述的渦旋壓縮機(jī)，其特征在于所述固定渦旋件的所述內(nèi)旋渦卷部件具有一外部徑向壁表面，所述第一對偏置且平行的細(xì)長凹槽中的每一個(gè)所述凹槽具有一徑向最內(nèi)端，至少所述徑向最內(nèi)端中的一個(gè)直接與所述渦卷部件外部徑向壁表面相鄰。
全文摘要
一種渦旋壓縮機(jī),包括相互嚙合的固定渦旋件和旋轉(zhuǎn)渦旋件。一十字聯(lián)軸節(jié)有可滑動地接合在第一對和第二對凹槽內(nèi)的第一對和第二對軸向接片,防止固定和旋轉(zhuǎn)渦旋件之間的相對轉(zhuǎn)動。十字聯(lián)軸節(jié)具有包含第一和第二部分的外部圓周表面,設(shè)在第一平面內(nèi)一線的相對側(cè),該線平行于位于旋轉(zhuǎn)渦旋件內(nèi)的第二對偏置且平行的細(xì)長凹槽。十字聯(lián)軸節(jié)在垂直于線的方向上在第一和第二位置之間往復(fù)運(yùn)動。固定渦旋件有一設(shè)置十字聯(lián)軸節(jié)的凹入部分,其由一徑向內(nèi)壁局部限定。第一和第二徑向內(nèi)壁表面有第一和第二外部圓周表面部分的形狀,當(dāng)十字聯(lián)軸節(jié)位于其第一和第二位置時(shí),第一和第二徑向內(nèi)壁表面靠近十字聯(lián)軸節(jié)。
文檔編號F03C2/00GK1247278SQ9910979
公開日2000年3月15日 申請日期1999年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月22日
發(fā)明者D·K·哈勒, D·S·奧布里恩 申請人:特庫姆塞制品公司