專利名稱：用于渦旋壓縮機的渦旋盤單元和渦旋壓縮機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種渦旋壓縮機，尤其涉及一種具有改進的渦旋盤單元的渦旋壓縮機。
背景技術：
通常，壓縮機是把機械能轉化為可壓縮流體的潛能，具體地可分為往復式壓縮機、渦旋式壓縮機(或渦旋壓縮機)、離心式壓縮機和葉片式壓縮機。典型地，渦旋壓縮機的工作原理是通過動渦旋盤圍繞靜渦旋盤的基圓中心旋轉，并逐漸縮小由動渦旋盤和靜渦旋盤的接合所形成的氣體壓縮室的體積，從而達到壓縮氣體的目的。其中，動渦旋盤直接支撐到固定在渦旋壓縮機殼體中的支架上。此外，用于驅動動渦旋盤轉動的曲軸的一端(上端)通過支架中的中心孔連接至動渦旋盤，另一端(下端)直接支撐到固定在渦旋壓縮機殼體內的下支撐架上，從而當曲軸沿著順時針或逆時針方向轉動時，可以執(zhí)行相應的吸氣、壓縮和排氣操作。其中被壓縮的氣體通過排放閥排放到渦旋壓縮機的高壓腔中，最終通過排放口排出。通常，采用聯(lián)軸節(jié)上的成十字布置的鍵與渦旋盤上的聯(lián)軸節(jié)槽接合的方式、通過聯(lián)軸節(jié)將動渦旋盤和靜渦旋盤接合起來，并且防止動渦旋盤在圍繞靜渦旋盤的基圓中心做平動的同時發(fā)生自轉。此外，提出了另一種接合方式，其中在靜渦旋盤的內側表面中設置有具有內側平坦表面的臺階部，而在聯(lián)軸節(jié)的周向外側表面上設置有具有外側平坦表面的凸起。凸起與靜渦旋盤的內側表面中的臺階部配合，其中內側平坦表面與外側平坦表面配合，從而使聯(lián)軸節(jié)與靜渦旋盤接合。并且，沿聯(lián)軸節(jié)的周向設置有具有內側平坦表面的接合梁/具有外側平坦表面的凸起，以與動渦旋盤上具有外側平坦表面的接合部/具有內側平坦表面的延伸凸出配合，從而使聯(lián)軸節(jié)與動渦旋盤接合。通過這樣的結構，消除了成十字形布置的鍵與聯(lián)軸節(jié)槽接合引起扭矩的問題。然而，在這樣的結構中，在渦旋壓縮機工作期間，聯(lián)軸節(jié)與靜渦旋盤和/或動渦旋盤之間發(fā)生相對位移時，在內側平坦表面與外側平坦表面之間產(chǎn)生較大的滑動摩擦。此外，在現(xiàn)有技術中，存在以下的問題。當動渦旋盤圍繞靜渦旋盤的基圓中心做小半徑的回轉平動時，動渦旋盤的渦旋線結構與靜渦旋盤的渦旋線結構所形成的壓縮室不斷減小、產(chǎn)生高溫高壓氣體，最終兩個渦旋線結構基本嚙合，將高溫高壓氣體排放到高壓腔中。然而，在壓縮氣體中存在液體蒸汽的情況下，隨著動渦旋盤圍繞靜渦旋盤的基圓中心不斷回轉平動，動渦旋盤的渦旋線結構與靜渦旋盤的渦旋線結構之間的間距越來越小，液體蒸汽被壓縮會聚成液體；由于液體的密度較大，在有限的壓縮力下不能夠被進一步壓縮，使得液體留在動渦旋盤的渦旋線結構與靜渦旋盤的渦旋線結構之間，由此造成兩者之間存在一定間距。這樣，既妨礙了氣體的進一步壓縮，也使得液體被擠壓在兩個渦旋結構之間不能夠被容易地排出，并且會對渦旋盤結構施加不期望的較大的反壓縮作用力
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供可應用至渦旋壓縮機中的改善的渦旋盤單元，所述渦旋盤單元至少能夠部分地削弱或消除上述的現(xiàn)有技術中存在的問題。本發(fā)明的另一目的是提供使用上述渦旋盤單元的渦旋壓縮機。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于渦旋壓縮機的渦旋盤單元，包括動渦旋盤；靜渦旋盤，所述靜渦旋盤與所述動渦旋盤接合，并且沿其周向在其內側表面中設置有沿徑向相對設置的一對臺階部；大致環(huán)形的聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)設置在所述靜渦旋盤與所述動渦旋盤之間，用于接合所述靜渦旋盤和所述動渦旋盤，其中所述聯(lián)軸節(jié)在其周向外側表面上設置有與所述一對臺階部接合的一對凸起；以及針輥組件，所述針輥組件設置在所述靜渦旋盤的臺階部中，與所述聯(lián)軸節(jié)的所述凸起接觸。在一實施例中，所述針輥組件包括多個針輥和用于可轉動地保持所述多個針輥的細長的針棍保持架。在一實施例中，每個臺階部具有第一內側平坦表面，每個凸起具有與第一內側平坦表面配合的第二外側平坦表面。在一實施例中，所述針輥保持架具有沿其縱長方向間隔設置的多個針輥容納槽，被所述多個針輥容納槽容納的所述多個針輥分別與所述臺階部的第一內側平坦表面和所述凸起的第二外側平坦表面接觸，使得在兩者之間提供滾動摩擦。在一實施例中，每一個所述針輥容納槽具有兩個沿所述縱長方向彼此相對的弧形側表面，用于可轉動地限制所述針輥，其中所述弧形的曲率半徑大致等于所述針輥的曲率半徑。通過在渦旋盤單元中設置上述的針輥組件，并且將所述針輥組件設置在聯(lián)軸節(jié)的周向外表面上的凸起與靜渦旋盤的內側表面中的臺階部之間，使得在渦旋壓縮機的操作期間，當聯(lián)軸節(jié)與靜渦旋盤之間出現(xiàn)相對移動時，所述針輥組件在聯(lián)軸節(jié)與靜渦旋盤之間提供滾動摩擦。相比于滑動摩擦，滾動摩擦的摩擦損失較小，從而提高了渦旋盤單元的整體性能和穩(wěn)定性。在一實施例中，所述針輥組件包括多個針輥；針輥保持架，所述多個針輥容納在所述針輥保持架中；以及簧片，所述簧片沿所述針輥保持架的縱長方向設置在所述針輥保持架內，向所述多個針輥施加向外的推力。在一實施例中，所述針輥保持架包括沿所述縱長方向的兩個相對側壁，在所述兩個相對側壁上以交錯的方式設置多個開口，容納在所述針輥保持架中的所述多個針輥通過所述多個開口、在所述簧片的推力作用下部分地露出所述針輥保持架；其中，所述開口沿所述縱長方向的尺寸小于所述針輥的直徑。在一實施例中，所述簧片具有片狀形狀，并且設置在從兩個相對側壁中的一個側壁的開口部分地露出的所述針棍與從兩個相對側壁中的另一個側壁的開口部分地露出的所述針輥之間。在一實施例中，所述簧片具有波紋形狀，交錯地部分圍繞所述各個針輥，從而向所述各個針輥施加向外的推力。在使用中，從所述兩個相對側壁中的一個側壁中的所述開口露出的針輥部分與所述臺階部的第一內側平坦表面接觸，而從所述兩個相對側壁中的另一側壁中的所述開口露出的針輥部分與所述凸起的所述第二外側平坦表面接觸。
通過設置上述具有簧片的針輥組件，能夠在聯(lián)軸節(jié)與靜渦旋盤之間提供滾動摩擦。與滑動摩擦相比，滾動摩擦的摩擦損失較小。此外，通過本發(fā)明的渦旋盤單元，當由于壓縮氣體中液體蒸汽的存在，造成不能夠正常壓縮氣體時，液體蒸汽會聚形成的液體所產(chǎn)生的抗壓縮反作用力通過渦旋盤的渦旋線結構傳遞至與渦旋盤接合的聯(lián)軸節(jié)，而使得與聯(lián)軸節(jié)接觸的針輥組件中的針輥受力，對與其接觸的簧片施加壓力。簧片受到壓力變形回縮，使得被其推壓的針輥也隨之回縮，從而為聯(lián)軸節(jié)提供一個小的移動空間，靜渦旋盤或動渦旋盤在聯(lián)軸節(jié)的帶動下，也發(fā)生小的移動，從而在靜渦旋盤與動渦旋盤的渦旋線結構之間提供小的釋放間距。由于這個間距的產(chǎn)生，液體不再受到較大的壓縮擠壓，由此順著靜渦旋盤和動渦旋盤的渦旋結構、在重力的作用下向下流出渦旋單元，而被排出。由于液體被排出，使得動渦旋盤能夠平穩(wěn)地圍繞靜渦旋盤做進一步的回轉平動壓縮，從而進一步壓縮氣體并通過排放閥排放到高壓腔中，提供了壓縮效率、并且增強了結構的穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供一種渦旋壓縮機，包括殼體；支架；以及如上所述的渦旋盤單元。


本發(fā)明的這些和/或其他方面和優(yōu)點從下面結合附圖對優(yōu)選實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的渦旋壓縮機的剖視圖；圖2a和2b分別是根據(jù)本發(fā)明一實施例的渦旋盤單元的組裝透視圖和沿圖2a中的A-A線取的剖視圖；圖3a_3c分別是根據(jù)本發(fā)明一實施例的渦旋盤單元的針輥組件的俯視圖、前視圖和透視圖；圖4a和4b分別是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的渦旋盤單元的組裝透視圖和沿圖4a中的B-B線取的剖視圖；以及圖5a_5c分別是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的渦旋盤單元的針輥組件的俯視圖、前視圖和透視圖。
具體實施例方式下面通過實施例，并結合附圖1-5，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發(fā)明實施方式的說明旨在對本發(fā)明的總體發(fā)明構思進行解釋，而不應當理解為對本發(fā)明的一種限制。下面參考附圖對根據(jù)本發(fā)明的實施例的渦旋壓縮機進行說明。參考圖1，其示出根據(jù)本發(fā)明實施例的渦旋壓縮機100的剖視圖。圖1所示的渦旋壓縮機100包括渦旋壓縮機殼體I ;支架2，該支架2固定在渦旋壓縮機殼體I內；渦旋盤單元3，該渦旋盤單元3設置在渦旋壓縮機殼體I中；下支撐架4，固定在所述壓縮機殼體I的下端；致動機構5，該致動機構5固定在渦旋壓縮機100的下端，其通過曲軸6傳遞轉動力。渦旋盤單元3包括靜渦旋盤31和動渦旋盤32。動渦旋盤32可以用于可轉動地支撐在渦旋壓縮機100的支架2上。靜渦旋盤32可以用于固定在渦旋壓縮機殼體I中。靜渦旋盤31與動渦旋盤32接合，以形成氣體壓縮室11。所述渦旋盤單元還包括大致環(huán)形的聯(lián)軸節(jié)33，該聯(lián)軸節(jié)33設置在靜渦旋盤31與動渦旋盤32之間，用于接合靜渦旋盤31和動渦旋盤32，且能夠防止動渦旋盤32自轉；以及至少一個針輥組件34。曲軸6的上端與動渦旋盤32相連接來驅動所述動渦旋盤32轉動，其下端支撐在下支撐架4上。所述渦旋壓縮機100還包括排放閥7，用于排放所述氣體壓縮室11中的氣體且防止氣體回流到所述渦旋壓縮機100中。在一實施例中，動渦旋盤32支撐在支架2的上表面或支撐面上。渦旋壓縮機殼體I在其內部限定出一密閉空間，且將上述的渦旋盤單元3和支架2等部件容納到其中。靜渦旋盤31的渦旋線結構和動渦旋盤32的渦旋線結構相互配合嚙合或接合形成氣體壓縮室
11。在本實施例中，靜渦旋盤31設置在動渦旋盤32的上方。致動機構5為一包含定子和轉子的電機，該電機通過曲軸6驅動動渦旋盤32。當潤旋壓縮機100工作時,從吸入口 9吸入氣體,在致動機構5 (例如電機)啟動之后，動渦旋盤32由曲軸6驅動且由防自轉機構(例如，聯(lián)軸節(jié)33)約束，圍繞靜渦旋盤31的基圓中心做小半徑的平面轉動，進而在動渦旋盤32和靜渦旋盤31形成的氣體壓縮室11中產(chǎn)生高壓高溫氣體，該高壓高溫氣體隨著動渦旋盤32的移動通過排放閥7排放到高壓腔12中，此時使用排放閥7來防止高壓腔12中氣體的回流；最終該高壓腔12中的氣體通過排氣口 10排出。循環(huán)上述過程，可以在渦旋壓縮機100中不斷產(chǎn)生高溫高壓氣體。鑒于渦旋壓縮機100的渦旋壓縮原理、壓縮操作和其它的輔助部件(盡管沒有示出)均為本領域普通技術人員所熟知，因此，關于渦旋壓縮機100整體結構的描述在此不再進行詳細說明。具體地參考附圖2a和2b，分別示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的渦旋盤單元3的透視圖和A-A剖視圖。如圖2b所示，在根據(jù)本發(fā)明實施例的渦旋壓縮機100的渦旋盤單元3中，靜渦旋盤31沿其周向在其內側表面中設置有沿徑向相對的兩個臺階部31a，每個臺階部31a具有第一內側平坦表面31al。聯(lián)軸節(jié)33沿其周向在其外側表面上設置有分別與兩個臺階部31a接合的兩個凸起33a，每個凸起33a具有與第一內側平坦表面31al配合的第二外側平坦表面33al。所述渦旋盤單元3還包括針輥組件34，所述針輥組件34設置在靜渦旋盤31的臺階部31a中，與第一內側平坦表面3Ial和第二外側平坦33al表面滾動接觸。作為一個示例，圖2a和2b中示出具有兩個針輥組件。然而,本領域普通技術人員可以理解，也可以設置一個針輥組件。參考圖3a_3c，示出根據(jù)本發(fā)明實施例的針輥組件的俯視圖、正視圖以及透視圖，其中每個針輥組件34包括多個針輥34a和用于可轉動地保持多個針輥34a的細長的針輥保持架34b。針輥保持架34b具有沿其縱長方向間隔設置的多個針輥容納槽34c，被多個針輥容納槽34c容納的多個針輥34a分別與臺階部31a的第一內側平坦表面3Ial和凸起33a的第二外側平坦表面33al接觸，使得在兩者之間提供滾動摩擦。每一個針輥容納槽34c具有兩個沿所述縱長方向彼此相對的弧形側表面34cl和34c2，用于可轉動地限制針輥34a。在一個實施例中，弧形的曲率半徑大致等于針輥的曲率半徑。在一個實施例中，第二外側平坦表面33al的長度小于第一內側平坦表面31al的長度。當渦旋壓縮機100工作時，動渦旋盤32圍繞靜渦旋盤31的基圓中心做小半徑的平動，用于防止動渦旋盤32自轉的聯(lián)軸節(jié)33的凸起32a的第二外側平坦表面33al與靜渦旋盤31的臺階部31a的第一內側平坦表面31al之間具有相對移動，與第二外側平坦表面33al和第一內側平坦表面3Ial接觸的針輥34a隨之轉動，從而在兩個平坦表面之間提供滾
動摩擦。圖4a_4b示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的用于渦旋壓縮機的渦旋盤單元3的透視圖和B-B剖視圖，其結構與圖2-3中示出的渦旋盤單元大致相同，除了針輥組件34的結構之夕卜。更詳細地，參考在圖5a-5c中示出的具體實施例中，每個針棍組件34包括多個針棍34a ;針棍保持架34b，多個針棍34a各納在針棍保持架34b中；以及黃片34d，黃片34d沿針輥保持架34b的縱長方向設置在針輥保持架34b內，向多個針輥34a施加向外的推力。針輥保持架34b包括沿所述縱長方向的兩個相對側壁34bl和34b2，在兩個相對側壁34bl和34b2上以交錯的方式設置多個開口 34b3，容納在針輥保持架34b中的多個針輥34a通過所述多個開口 34b3、在簧片34d的推壓作用下部分地露出針輥保持架34b。在一實施例中，開口 34b3沿所述縱長方向的尺寸小于針輥34a的直徑。在一實施例中，簧片34d具有片狀波紋形狀，交錯地部分圍繞各個針輥34a，從而向各個針輥34a施加向外的推力?；善?4d設置在從側壁34bl的開口 34b3部分地露出的針輥與從側壁34b2的開口 34b3部分地扣除的針輥之間。在使用中，從所述兩個相對側壁34bl和34b2中的一個側壁中的開口露出的針輥部分與所述臺階部31a的第一內側平坦表面31al接觸，而從所述兩個相對側壁34bl和34b2中的另一側壁中的開口露出的針輥部分與所述凸起32a的第一外側平坦表面32al接觸。當渦旋壓縮機100工作時，動渦旋盤32圍繞靜渦旋盤31的基圓中心做小半徑的平動，用于防止動渦旋盤32自轉的聯(lián)軸節(jié)33的凸起32a的第二外側平坦表面33al與靜渦旋盤31的臺階部31a的第一內側平坦表面31al之間具有相對移動，與第二外側平坦表面33al和第一內側平坦表面3Ial接觸的針輥34a隨之轉動，從而在兩個平坦表面之間提供滾
動摩擦。進一步地，在壓縮氣體中存在液體蒸汽的情況下，隨著動渦旋盤32圍繞靜渦旋盤31做回轉平動，動渦旋盤與靜渦旋盤的渦旋線結構之間形成的氣體壓縮室11不斷變小，而壓縮氣體中的液體蒸汽被不斷壓縮會聚，變成液體。當動渦旋盤回轉平動，氣體壓縮室11變小而向內擠壓所述液體時，由于液體的密度較大，不會被進一步壓縮，反而對動渦旋盤32和靜渦旋盤31施加一個反作用力，并且這個反作用力傳遞到與動渦旋盤和靜渦旋盤接合的聯(lián)軸節(jié)33上。聯(lián)軸節(jié)33受到這個反作用力之后，會向外移動推壓與其凸起32a的第二外側平坦表面32al接觸的針輥組件34的各個針輥34a。由于交錯圍繞各個針輥34a的簧片34d的彈性作用，受力彈性變形、向針輥保持架34b的內部回縮，各個針輥34a隨之向針輥保持架34b的內部回縮。這樣一來，由于簧片的彈性變形作用，允許聯(lián)軸節(jié)有一個微小的位移，從而使得動渦旋盤與靜渦旋盤的渦旋線結構之間能夠有小的釋放間隙。由于釋放間隙的產(chǎn)生，液體不再受到大的壓縮擠壓力，而能夠順著該小間隙、在重力的作用下，向下流出渦旋盤單元。之后，由于液體排出，動渦旋盤圍繞靜渦旋盤進一步回轉壓縮氣體，施加在聯(lián)軸節(jié)上的力消除，簧片在自身回復力的作用下，恢復形狀，從而推動針輥再次從各個開口部分地露出針輥保持架，從而仍然能夠提供滾動摩擦的作用。雖然本總體發(fā)明構思的一些實施例已被顯示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本發(fā)明的范圍以權利要求和它們的等同物限定。
權利要求
1.一種用于渦旋壓縮機的渦旋盤單元，包括 動渦旋盤； 靜渦旋盤，所述靜渦旋盤與動渦旋盤接合，并且沿其周向在其內側表面中設置有沿徑向相對設置的一對臺階部； 大致環(huán)形的聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)設置在所述靜渦旋盤與所述動渦旋盤之間，用于接合所述靜渦旋盤和所述動渦旋盤，其中所述聯(lián)軸節(jié)在其周向外側表面上設置有與所述一對臺階部接合的一對凸起；以及 針輥組件，針輥組件設置在所述靜渦旋盤的臺階部中，與所述聯(lián)軸節(jié)的所述凸起接觸。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦旋盤單元，其中，所述針輥組件包括多個針輥和用于可轉動地保持所述多個針輥的細長的針輥保持架。
3.根據(jù)權利要求2所述的渦旋盤單元，其中，每個臺階部具有第一內側平坦表面，每個凸起具有與第一內側平坦表面配合的第二外側平坦表面。
4.根據(jù)權利要求3所述的渦旋盤單元，其中，所述針輥保持架具有沿其縱長方向間隔設置的多個針輥容納槽，被所述多個針輥容納槽容納的所述多個針輥分別與所述臺階部的所述第一內側平坦表面和所述凸起的所述第二外側平坦表面接觸，使得在兩者之間提供滾動摩擦。
5.根據(jù)權利要求4所述的渦旋盤單元，其中，每一個所述針輥容納槽具有兩個沿所述縱長方向彼此相對的弧形側表面，用于可轉動地限制所述針輥，其中所述弧形的曲率半徑大致等于所述針輥的曲率半徑。
6.根據(jù)權利要求1所述的渦旋盤單元，其中，所述針輥組件包括 多個針輥； 針輥保持架，所述多個針輥容納在所述針輥保持架中；以及 簧片，所述簧片沿所述針輥保持架的縱長方向設置在所述針輥保持架內，向所述多個針輥施加向外的推力。
7.根據(jù)權利要求6所述的渦旋盤單元，其中，所述針輥保持架包括沿所述縱長方向的兩個相對側壁，在所述兩個相對側壁上以交錯的方式設置多個開口，容納在所述針輥保持架中的所述多個針輥通過所述多個開口、在所述簧片的推力作用下部分地露出所述針輥保持架； 其中，所述開口沿所述縱長方向的尺寸小于所述針輥的直徑。
8.根據(jù)權利要求7所述的渦旋盤單元，其中，所述簧片具有片狀形狀，并設置在從兩個相對側壁中的一個側壁的開口部分地露出的所述針輥與從兩個相對側壁中的另一個側壁的開口部分地露出的所述針輥之間。
9.根據(jù)權利要求8所述的渦旋盤單元，其中，所述簧片具有波紋形狀，交錯地部分圍繞所述各個針輥，從而向所述各個針輥施加向外的推力。
10.根據(jù)權利要求9所述的渦旋盤單元，其中，從所述兩個相對側壁中的一個側壁中的所述開口露出的針輥部分與所述凹槽的所述側表面接觸，而從所述兩個相對側壁中的另一側壁中的所述開口露出的針輥部分與所述凸起的所述側表面接觸。
11.一種渦旋壓縮機，包括 殼體；支架；以及 如權利要求1-10中任一項所述的渦旋盤單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于渦旋壓縮機的渦旋盤單元，包括動渦旋盤；靜渦旋盤，所述靜渦旋盤與動渦旋盤接合，并且沿其周向在其內側表面中設置有沿徑向相對設置的一對臺階部；大致環(huán)形的聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)設置在所述靜渦旋盤與所述動渦旋盤之間，用于接合所述靜渦旋盤和所述動渦旋盤，其中所述聯(lián)軸節(jié)在其周向外側表面上設置有與所述一對臺階部接合的一對凸起；以及針輥組件，針輥組件設置在所述靜渦旋盤的臺階部中，與所述聯(lián)軸節(jié)的所述凸起接觸。
文檔編號F04C18/02GK103032314SQ20111030452
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者蔣偉 申請人:丹佛斯(天津)有限公司